УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ КАПСУЛ В МАШИНЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА
DEVICE FOR THE ORIENTATION CAPSULE IN THE MACHINE FOR DRINK PREPARATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области машин для получения напитков и, в частности, хотя не исключительно, к области торговых автоматов для получения напитков из однопорционных капсул, пакетиков или картриджей. Более конкретно, настоящее изобретение относится к усовершенствованиям устройств для ориентации и подачи капсул с предварительно упакованными ингредиентами напитка в узел для приготовления напитка машины для получения напитка.
Предпосылки изобретения
Известны машины для приготовления напитков, в частности, но не исключительно, кофемашины, в которых используются капсулы, порционные пакетики или картриджи, содержащие заданное количество ингредиентов для приготовления напитка. В частности, известны кофемашины, в которых используются капсулы или картриджи, выполненные из алюминиевой фольги, пластмассы или им подобных, содержащие порошкообразный кофе, из которого получают кофейный напиток при помощи горячей воды под давлением. Капсулы вставляют по отдельности в варочный узел. Варочный узел обычно содержит варочную камеру, в которую помещают капсулу. Варочную камеру закрывают, и горячая вода под давлением проходит через капсулу для извлечения ароматических веществ из ингредиентов, содержащихся в ней.
Обычно капсулы не симметричны относительно плоскости, перпендикулярной оси варочной камеры. Они часто имеют переднюю поверхность и заднюю поверхность, отличающиеся друг от друга. Капсулы должны вставляться в варочный узел в правильно ориентированном положении.
В бытовых машинах капсулы часто вставляются по одной пользователем, когда необходимо осуществлять цикл варки. В некоторых машинах, в частности в торговых автоматах, предусмотрено отделение для хранения капсул или контейнер, в котором содержится определенное количество капсул, обеспечивая осуществление нескольких циклов варки без необходимости в установке каждый раз новой капсулы.
US-A-6240832 раскрывает устройство подачи капсул для варочного узла. Устройство для подачи капсул содержит загрузочное устройство для капсул в виде вертикально проходящего трубчатого корпуса. Определенное количество предварительно ориентированных капсул расположено в загрузочном устройстве, так что они могут по отдельности подаваться в варочный узел, когда это необходимо.
Заполнение загрузочного устройства для капсул требует времени, поскольку капсулы должны вставляться в предварительно заданном ориентированном положении. В торговых автоматах большое количество капсул должно быть загружено в загрузочное устройство. Эта работа является трудоемкой и, следовательно, дорогостоящей.
EP-A-1571951 раскрывает устройство для ориентации и подачи капсул, которое принимает произвольно ориентированные капсулы из загрузочного устройства и должным образом ориентирует капсулы по отдельности, так что капсулы могут подаваться в правильно ориентированном положении в варочный узел, расположенный под устройством для ориентации капсул. Это устройство является очень сложным и дорогим. Большое количество механических элементов делает устройство подверженным повреждениям.
US-A-2009/0250482 раскрывает другое автоматическое дозирующее устройство для ориентации капсул, подлежащих подаче в варочный узел. В этом известном устройстве обеспечен контейнер, в котором капсулы размещены произвольно. Контейнер вращается вокруг наклонной оси и содержит расположенные по периферии прорези. Прорези имеют определенную форму, так что капсулы могут падать через прорези, только когда они правильно ориентированы. Капсулы выходят из вращающегося контейнера через прорези в правильно ориентированном положении и падают в канал, из которого они подаются в варочный узел.
Это известное устройство, хотя простое, не является полностью надежным.
Краткое описание настоящего изобретения
Настоящее изобретение описывает новое устройство для ориентации капсул, в частности, для использования в машине для получения напитка или ей подобного, которое устраняет один или более недостатков известных устройств. Более конкретно, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, настоящее изобретение описывает более эффективное, менее дорогое и более надежное устройство для ориентации капсул.
В контексте настоящего раскрытия под термином «капсула» следует понимать как включающая в себя любую однопорционную упаковку, которую необходимо вставлять в узел для приготовления напитка в определенной ориентации.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления устройство для ориентации капсул содержит контейнер для вмещения произвольно ориентированных капсул, причем упомянутый контейнер имеет нижнюю стенку с по меньшей мере двумя отверстиями. Ротор расположен в контейнере над нижней стенкой и вращается вокруг оси ротора. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления ось ротора предпочтительно расположена приблизительно перпендикулярно нижней стенке контейнера. Ротор содержит по меньшей мере одно гнездо для приема капсул. Гнездом для приема капсул является пустая выемка, отверстие или объем, образованные в роторе, в которое капсулы могут входить и через которое капсулы могут выходить. Гнездо для приема капсул имеет входное отверстие, обращенное к внутренней части контейнера, и выходное отверстие, обращенное к нижней стенке, так что капсулы могут входить (предпочтительно по одной, т.е. по отдельности) в гнездо для приема капсул через входное отверстие и выходить из гнезда для приема капсул через выходное отверстие. Выходное отверстие гнезда для приема капсул расположено над нижней стенкой контейнера и предпочтительно рядом с нижней стенкой контейнера, так что капсула, входящая в гнездо для приема капсул, выгружается через одно или другое из двух отверстий, образованных в нижней стенке контейнера. Под двумя отверстиями может быть расположено отделение для сбора капсул для приема капсул, выгруженных из гнезда для приема капсул или через одно, или через другое из двух отверстий, соответственно. Отверстия и гнездо для приема капсул имеют определенную форму и расположены таким образом, что капсулы выгружаются из гнезда для приема капсул или через одно или через другое из упомянутых двух отверстий всегда с одной и той же ориентацией.
В предпочтительных вариантах осуществления гнездо для приема капсул имеет такую форму поперечного сечения, что капсулы могут входить в гнездо для приема капсул только с предварительно ориентированной осью, т.е. с продольной осью капсулы, имеющей заданную ориентацию относительно оси ротора. Предпочтительно, расположение является таким, что продольная ось капсулы, входящей в гнездо для приема капсул, ориентирована приблизительно перпендикулярно оси ротора. «Приблизительно перпендикулярно» означает, что ориентация не должна быть перпендикулярной в строгом математическом смысле, и упомянутая ориентация является, скорее, по существу, перпендикулярной с учетом необходимых допусков и зазоров, необходимых для правильной работы устройства. Например, продольная ось капсулы может быть почти радиальной относительно оси ротора.
Если ось ротора ориентирована приблизительно вертикально, гнездо для приема капсул имеет такую форму, что капсулы будут входить в гнездо всегда со своими продольными осями, ориентированными приблизительно горизонтально. Это означает, что каждая капсула может входить в гнездо для приема капсул или в одном или в другом из двух возможных альтернативных положений. Если капсула является конусообразной, она может входить в гнездо для приема капсул или с большей поверхностью или основанием, или с меньшей поверхностью или основанием капсулы, ориентированной к оси ротора, т.е. радиально внутрь, и с другой поверхностью или основанием, обращенными радиально наружу. Если капсула имеет ободок вокруг одного из двух оснований, она может входить в гнездо для приема капсул или с ободком, ориентированным к оси ротора, или с ободком, ориентированным от оси ротора.
В особенно преимущественных вариантах осуществления капсулы выгружаются из гнезда для приема капсул через соответствующее отверстие в отделении для сбора капсул под действием силы тяжести. Таким образом, не требуется дополнительное средство перемещения для ускорения, содействия или обеспечения перемещения капсулы, делая устройство более простым и более надежным.
В некоторых вариантах осуществления ротор имеет только одно гнездо для приема капсул. Это приводит к более компактному ротору. В других вариантах осуществления может быть обеспечено два или более гнезд для приема капсул.
В некоторых вариантах осуществления два отверстия, образованные в нижней стенке контейнера для капсул, имеют одинаковую форму. Кроме того, два отверстия преимущественно расположены на одном и том же расстоянии от оси ротора.
Форма двух отверстий соответствует продольному сечению капсул. Под «продольным сечением» следует понимать сечение капсулы по плоскости, содержащей ось капсулы, т.е. проходящей от верхней поверхности к нижней поверхности капсулы. Следовательно, кромки, окружающие каждое отверстие, имеют определенную форму, так что капсулы могут проходить через них, только если они правильно ориентированы. Если капсула, например, имеет форму усеченного конуса, отверстие, предпочтительно, будет иметь форму равнобедренной трапеции, имеющей большее основание и меньшее основание, размеры которых соответствуют диаметру большей поверхности и меньшей поверхности капсул, соответственно.
Более конкретно, в одном варианте осуществления, если капсулы имеют конусообразную форму, например форму усеченного конуса, отверстия будут иметь конусообразную форму, например, трапециеобразную форму. Преимущественно, одно из упомянутых отверстий будет сужаться в направлении, ориентированном радиально внутрь относительно упомянутой оси ротора, а другое из упомянутых двух отверстий будет сужаться в направлении, ориентированном радиально наружу относительно упомянутой оси ротора.
В некоторых вариантах осуществления каждое отверстие имеет первую концевую кромку и вторую концевую кромку, причем упомянутая первая концевая кромка и упомянутая вторая концевая кромка имеют разные длины, причем первая концевая кромка одного отверстия находится ближе к оси ротора, чем вторая концевая кромка упомянутого одного отверстия, и вторая концевая кромка другого отверстия находится ближе к оси ротора, чем первая концевая кромка упомянутого другого отверстия. Более длинная концевая кромка может соответствовать большему основанию конусообразной капсулы и/или тому основанию капсулы, которое окружено ободком.
В другом варианте осуществления капсулы имеют ободок на одном конце. В таком случае отверстия могут иметь пару выемок вдоль одной из их кромок, причем упомянутые выемки образуют проход для ободка капсулы. Кромка, образованная с выемками одного отверстия, обращена к оси ротора. Соответствующая кромка, образованная с выемками другого отверстия, обращена от оси ротора.
В других вариантах осуществления капсулы могут быть конусообразными, например, усеченно-коническими, а также содержать ободок. Соответственно, отверстия будут иметь определенную форму.
Во всех случаях благодаря форме и ориентации отверстий (причем упомянутые отверстия имеют одну и ту же ориентацию относительно оси ротора) капсулы могут проходить через отверстия только при одной из двух возможных противоположных ориентаций, при которой каждая капсула может вмещаться в гнездо для приема капсул (гнезда для приема капсул) ротора.
Таким образом, капсулы будут падать селективно или через одно или другое из двух отверстий в зависимости от их ориентации в гнезде для приема капсул ротора. Селективное прохождение через одно или другое из двух отверстий приводит к тому, что все капсулы проходят в отделение для сбора капсул с одной и той же ориентацией.
В некоторых вариантах осуществления гнездо для приема капсул ротора содержит противоположно расположенные части направляющих или элементы для удержания ободка, выполненные с возможностью удержания ободка капсулы или в одном или другом из двух альтернативных положений, в котором ось капсулы приблизительно перпендикулярна оси ротора. Капсула удерживается в этом положении и предотвращена от наклона при перемещении через одно из двух отверстий, расположенных в нижней стенке контейнера. Размеры и положения двух отверстий выбраны таким образом, что каждая капсула будет поддерживаться нижней стенкой при перемещении через одно отверстие и падать в другое отверстие, теряя опору за счет нижней стенки. Капсула будет падать или в одно или другое из упомянутых отверстий в зависимости от того, ориентирован ли ободок капсулы к оси ротора или от оси ротора, т.е. в зависимости от того, какое одно из двух возможных положений занято капсулой после прохождения в гнездо для приема капсул. В результате, все капсулы будут входить в отверстия и проходить через них при однозначно предварительно определенной ориентации. В данном варианте осуществления ориентация капсул достигнута посредством подходящего относительного расположения гнезда для приема капсул и одного из отверстий и оси ротора. Это приводит к особенно надежной работе устройства, предотвращая или исключая риск застревания капсул в отверстиях.
В некоторых вариантах осуществления первая пара направляющих, образованных в гнезде для приема капсул, расположена ближе к оси ротора, а вторая пара направляющих расположена дальше от оси ротора. Кроме того, два отверстия, образованные в нижней стенке контейнера для капсул, расположены на разных расстояниях от оси ротора и могут преимущественно иметь размеры, отличные друг от друга, и, таким образом, капсула, расположенная в гнезде для приема капсул с ободком, обращенным к оси ротора, будет выгружаться из одного из упомянутых двух отверстий, и капсула, расположенная в гнезде для приема капсул с ободком, обращенным от оси ротора, будет выгружаться из второго из упомянутых двух отверстий. Предпочтительно, два отверстия расположены в двух диаметрально противоположных положениях вокруг оси ротора.
В некоторых вариантах осуществления отделение для сбора капсул содержит два канала для выгрузки капсул, один для каждого отверстия, образованного в нижней стенке. Каждый канал для выгрузки капсул содержит входное отверстие канала, расположенное под соответствующим одним из упомянутых двух отверстий. Предпочтительно, каналы для выгрузки капсул выполнены и расположены таким образом, что ориентированные капсулы выгружаются под действием силы тяжести из упомянутого по меньшей мере одного гнезда для приема капсул или через одно или другое из упомянутых двух отверстий в соответствующем канале для выгрузки капсул. Один из каналов для выгрузки капсул может быть приблизительно ориентирован вертикально. Другой канал для выгрузки капсул может быть изогнут. Первый из упомянутых каналов для выгрузки капсул может быть прямым и, по существу, вертикальным, в то время как второй из упомянутых каналов для выгрузки капсул может быть изогнутым и проходить от соответствующего входного конца под соответствующим отверстием, к первому каналу для выгрузки капсул и соединяться с ним. Первый канал для выгрузки капсул может дополнительно проходить к каналу для сбора капсул. Форма каналов для выгрузки капсул и их расположение относительно канала для сбора капсул могут быть такими, что капсулы выгружаются в разгрузочные каналы с их осями, ориентированными перпендикулярно продольному прохождению разгрузочных каналов, и входят в канал для сбора капсул с их осями, ориентированными, по существу, параллельно продольному прохождению канала для сбора капсул. Последний может быть ориентирован, по существу, вертикально.
Поперечное сечение каналов для выгрузки капсул может иметь подходящую форму для предотвращения опрокидывания или наклона капсул, перемещающихся по ним.
В некоторых вариантах осуществления каждая капсула входит в один или другой из двух изогнутых каналов для выгрузки капсул для поворота приблизительно на 90° при перемещении из входного отверстия канала в выходное отверстие канала.
В предпочтительных вариантах осуществления канал для сбора капсул приблизительно ориентирован вертикально. Канал для сбора капсул может образовывать устройство для хранения капсул. Устройство для хранения капсул может быть расположено таким образом, что одна капсула за один раз может подаваться в узел для приготовления напитка, такого как узел для варки кофе.
Настоящее изобретение также относится к машине или к устройству для получения напитка, содержащему узел для приготовления напитка и устройство для ориентации капсул, как описано выше, для ориентации и подачи капсул в узел для приготовления напитка.
В соответствии с другим аспектом описан способ ориентации капсул, включающий в себя обеспечение контейнера с нижней стенкой и ротором, выполненным с возможностью вращения вокруг оси ротора в упомянутом контейнере, причем упомянутый ротор содержит по меньшей мере одно гнездо для приема капсул, произвольную подачу капсул в упомянутый контейнер, вхождение по отдельности капсул в упомянутое по меньшей мере одно гнездо для приема капсул, вращение упомянутого ротора и выгрузку упомянутых капсул из упомянутого по меньшей мере одного гнезда для приема капсул или через одно или другое из по меньшей мере двух отверстий, расположенных в упомянутой нижней стенке, предпочтительно, в отделение для сбора капсул, так что упомянутые капсулы выходят из упомянутых отверстий в однозначно ориентированном положении.
Капсулы обычно содержат переднюю или верхнюю поверхность, заднюю или нижнюю поверхность и боковую стенку, проходящую между передней поверхностью и задней поверхностью. Капсулы обычно имеют ось симметрии. Передняя и задняя поверхности приблизительно перпендикулярны упомянутой оси. Обычно передняя и задняя поверхности являются приблизительно круглыми, и боковая стенка является приблизительно цилиндрической или усеченно-конической, даже если призматические или усеченно-пирамидальные капсулы также могут быть предусмотрены. В некоторых вариантах осуществления капсула выходит из устройства для ориентации капсул с осью, приблизительно ориентированной в соответствии с конечной ориентацией, которую занимает ось капсулы при вхождении в узел для приготовления напитка. В некоторых вариантах осуществления устройство расположено таким образом, что капсулы выгружаются в канал для сбора капсул с их осями, ориентированными приблизительно вертикально. Незначительные регулировки оси капсулы по траектории из верхнего положения, где они выгружаются под действием силы тяжести в канал для сбора капсул, в узел для приготовления напитка, возможны посредством простого взаимодействия, например, со стенками канала для сбора капсул и/или областью хранения.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ включает в себя дополнительный этап поворота упомянутых капсул из горизонтального положения, т.е. положения, в котором их продольная ось является приблизительно горизонтальной, в вертикальное положение, т.е. положение, в котором их продольная ось является приблизительно вертикальной при перемещении по отделению для сбора капсул. Отделение для сбора капсул имеет определенную форму, так что капсулы поворачиваются из горизонтального в вертикальное положение при перемещении по отделению для сбора капсул. Перемещение осуществляется предпочтительно под действием силы тяжести. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ включает в себя этапы перемещения каждой капсулы по соответствующему одному из двух каналов для выгрузки капсул, причем каждый канал для выгрузки капсул имеет входное отверстие канала, расположенное под соответствующим одним из упомянутых двух отверстий, и выходное отверстие канала, расположенное таким образом, что капсулы будут, в конечном счете, входить в отделение для сбора капсул со своими осями, повернутыми на 90° (например, из горизонтального в вертикальное положение) относительно ориентации, принятой капсулами в роторе.
Признаки и варианты осуществления раскрыты в данном документе ниже и дополнительно изложены в прилагаемой формуле изобретения, которая составляет неотъемлемую часть настоящего раскрытия. Вышеприведенное краткое описание излагает признаки различных вариантов осуществления настоящего изобретения для того, чтобы нижеследующее подробное описание можно было лучше понять, и данные усовершенствования существующей техники можно было лучше оценить. Конечно, имеются другие признаки настоящего изобретения, которые будут описаны ниже и которые будут изложены в прилагаемой формуле изобретения. В связи с этим, до подробного объяснения нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения следует понимать, что различные варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются их применением к элементам конструкции и к расположениям элементов, изложенных в нижеследующем описании или проиллюстрированных на чертежах. Настоящее изобретение допускает другие варианты осуществления и применяется на практике и осуществляется различными способами. Кроме того, следует понимать, что язык и терминология, используемые в данном документе, предназначены для описания и не должны рассматриваться как ограничивающие.
По существу, специалисты в данной области техники должны понимать, что идея, на которой основано настоящее раскрытие, может быть легко использована в качестве основы для создания других конструкций, способов и/или систем для осуществления нескольких целей настоящего изобретения. Следовательно, важно, чтобы формула изобретения рассматривалась как включающая в себя такие эквивалентные конструкции в той степени, что они не отходят от сущности и объема настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Более полное понимание раскрытых вариантов осуществления настоящего изобретения и многих его соответствующих преимуществ будут легко получено, так как то же самое становится лучше понятным со ссылкой на нижеследующее подробное описание при рассмотрении вместе с сопроводительными чертежами, на которых
фиг. 1 – вид сбоку и в частичном разрезе устройства для ориентации и подачи капсул в сочетании с варочным узлом;
фиг. 2 – вид в разрезе ориентирующего устройства в соответствии с первым вариантом осуществления;
фиг. 3 – вид сверху устройства для ориентации капсул на фиг. 2;
фиг. 4 – вид в разрезе по вертикальной плоскости, перпендикулярной нижней стенке контейнера для капсул ориентирующего устройства на фиг. 2 и 3;
фиг. 5 – вид сверху по линии V-V на фиг. 4;
фиг. 6 – вид в разрезе ротора по вертикальной плоскости, содержащей ось ротора;
фиг. 7 – вид сверху по линии VII-VII на фиг. 6;
фиг. 8 – перспективный вид устройства для ориентации капсул в соответствии с другим вариантом осуществления;
фиг. 9 – вид сверху по линии IX-IX на фиг. 8;
фиг. 10 и 11 – перспективные виды сверху и снизу нижнего участка контейнера для капсул ориентирующего устройства, изображенного на фиг. 8 и 9;
фиг. 12 – вид сверху нижнего участка контейнера для капсул по секущей плоскости, перпендикулярной нижней стенке контейнера для капсул;
фиг. 12A и 12B – перспективные виды ротора на фиг. 8-12;
фиг. 13-16 – вид в продольном разрезе устройства для ориентации капсул, изображенного на фиг. 8-12, в четырех разных рабочих положениях.
Подробное описание варианта осуществления настоящего изобретения
Нижеследующее подробное описание примеров осуществления относится к сопроводительным чертежам. Одни и те же ссылочные позиции на разных чертежах обозначают одни и те же или подобные элементы. Кроме того, чертежи необязательно выполнены в масштабе. Кроме того, нижеследующее подробное описание не ограничивает настоящее изобретение. Между тем объем настоящего изобретения определен прилагаемой формулой изобретения.
Ссылка в описании на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» или «некоторые варианты осуществления» означает то, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные применительно к варианту осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления раскрытого предмета изобретения. Таким образом, появление фразы «в одном варианте осуществления», «в варианте осуществления» или «в некоторых вариантах осуществления» в различных местах в описании необязательно относится к одному и тому же варианту осуществления (вариантам осуществления). Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут сочетаться любым подходящим способом в одном или более вариантах осуществления.
Первый вариант осуществления устройства для ориентации капсул в соответствии с предметом изобретения настоящего раскрытия описано ниже со ссылкой на фиг. 1-8.
На фиг. 1 изображено устройство для ориентации капсул вместе с узлом для приготовления напитка, такого как, например, узел для варки кофе. Устройство для ориентации капсул и варочный узел могут быть расположены в торговом автомате, например, или другой машине для получения напитка. В нижеследующем описании конкретно будет сделана ссылка на капсулы для получения напитков на основе кофе, но следует понимать, что настоящее изобретение может быть использовано для применения капсул, содержащих разные типы ингредиентов для получения разных или холодных или горячих напитков. Ингредиенты могут быть пригодными для извлечения горячей водой или под давлением или нет, такие как, в частности, порошкообразный кофе, или ингредиенты, которые растворимы в горячей или холодной воде, или сгущенные ингредиенты, которые должны разбавляться горячей или холодной водой, или любой другой тип пищевого продукта, который упакован в однопорционные упаковки и отдельно вставляется в узел для приготовления напитка.
Капсулы могут быть однодозовыми или многодозовыми капсулами и могут быть выполнены из любого подходящего материала, такого как пластмасса, алюминиевая фольга или им подобное. Капсулы могут быть уплотнены и вставлены в узел для приготовления напитка, который содержит перфорирующие или дыропробивные устройства, выполненные с возможностью пробивания отверстий как на верхней, так и нижней сторонах капсулы. В других вариантах осуществления капсулы могут быть уплотнены на одной стороне и пропускать жидкость на другой стороне, и требуют только одно перфорирующее или дыропробивное устройство. В еще одних вариантах осуществления капсулы могут быть водопроницаемыми на обеих сторонах, так что перфорирующие или дыропробивные устройства не требуются в узле для приготовления напитка.
Устройство для ориентации капсул в целом обозначено ссылочной позицией 1 и расположено над варочным узлом 3. Варочный узел 3, представленный на фиг. 1, подобен варочному узлу, раскрытому в US-A-6240832. Однако следует понимать, что варочный узел может отличаться от варочного узла, изображенного на чертежах. Другой узел для приготовления напитка также может быть предусмотрен.
Между устройством 1 для ориентации капсул и варочным узлом 3 расположен канал 5 для сбора капсул, причем капсулы C подаются в ориентированном виде устройством 1 для ориентации капсул. Все капсулы, собранные в канале 5 для сбора капсул, ориентированы одинаково. В варианте осуществления, изображенном на чертежах, капсулы C имеют усеченную форму с передней поверхностью или верхней поверхностью FF и задней поверхностью или нижней поверхностью FB. Фланец или ободок FL проходит по окружности вокруг передней поверхности FF. Боковая поверхность капсул между передней поверхностью FF и задней поверхностью FB имеет форму усеченного конуса. B-B обозначает ось капсулы. Форма капсулы может отличаться от формы капсулы, конкретно изображенной на чертежах только для иллюстративных целей. Что важно, так это только то, что капсула должна быть ориентирована, т.е. она имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, которые отличаются друг от друга.
Устройство 1 для ориентации капсул содержит контейнер 9, который является предпочтительно стационарным относительно конструкции машины для получения напитка. Контейнер 9 принимает капсулы C в произвольно ориентированном виде, т.е. в неориентированном виде. Контейнер 9 может иметь приблизительно цилиндрическую форму или более сложную форму, такую как усеченно-конический участок 9A и цилиндрический нижний участок 9B с круглым поперечным сечением. Контейнер 9 имеет нижнюю стенку 11. Ротор 13 расположен с возможностью вращения в контейнере 9 над нижней стенкой 11. Ротор 13 имеет ось A-A, которая предпочтительно является приблизительно перпендикулярной нижней стенке 11 контейнера 9, и вокруг которой ротор принудительно вращается приводным механизмом, например, электродвигателем (не показан).
В некоторых вариантах осуществления, как раскрыто на прилагаемых чертежах, ротор 13 имеет конусообразную верхнюю поверхность 13A и, по существу, плоскую нижнюю поверхность 13B, расположенную рядом с нижней стенкой 11 контейнера 9. Перемешивающие лопасти или выступы (не показаны) могут быть расположены в верхней части ротора 13 для предотвращения застревания капсул в контейнере 9.
Ротор 13 содержит по меньшей мере одно гнездо 15 для приема капсул. В примере осуществления, изображенном на чертежах, ротор 13 содержит два гнезда 15 для приема капсул. Два гнезда 15 для приема капсул расположены в двух противоположных положениях относительно оси A-A ротора, т.е. они смещены друг от друга на 180º. Количество гнезд для приема капсул может быть разным, например, в зависимости от размера ротора 13 и/или от размера капсул C. Каждое гнездо 15 для приема капсул имеет входное отверстие (15X, см. фиг. 6), обращенное к внутренней части контейнера 9, и выходное отверстие (15Y, см. фиг. 6), обращенное к нижней стенке 11 контейнера 9, так что капсулы, входящие в гнездо 15 для приема капсул через входное отверстие, могут выходить из гнезда для приема капсул через выходное отверстие. Перемещение через гнездо для приема капсул предпочтительно осуществляется под действием силы тяжести.
Гнезда 15 для приема капсул имеют такую форму, что капсулы C могут входить в гнезда для приема капсул в предварительно ориентированном виде. Более конкретно, в раскрытых вариантах осуществления капсулы могут входить в гнезда для приема капсул только с продольной осью капсулы приблизительно горизонтальной, т.е. приблизительно перпендикулярной оси A-A ротора. Форма поперечного сечения гнезда 15 для приема капсул зависит от формы капсул C. В примере, изображенном на чертежах, капсулы C являются приблизительно усеченно-коническими, и больший диаметр, т.е. диаметр передней поверхности FF, больше высоты капсулы, т.е. расстояния между передней поверхностью FF и задней поверхностью FB. Гнезда 15 для приема капсул имеют, по существу, прямоугольное поперечное сечение с большим размером D, соответствующим или немного превышающим диаметр передней поверхности FF, и меньшим размером d, по существу, соответствующим или немного больше высоты капсулы. Гнезда 15 для приема капсул ориентированы относительно корпуса ротора 13, так что капсулы C будут входить в соответствующее гнездо 15 с их осью, перпендикулярной оси A-A ротора. Следовательно, капсулы C будут входить в гнезда 15 для приема капсул в горизонтальном положении. По-разному расположенные капсулы будут предотвращены от вхождения в гнезда 15 для приема капсул благодаря той самой геометрии и размеру капсул и гнезд 15 для приема капсул.
Нижняя стенка 11 контейнера 9 содержит по меньшей мере два отверстия, обозначенные ссылочными позициями 17A и 17B. Как можно ясно видеть на фиг. 5, каждое отверстие 17A, 17B имеет форму, соответствующую продольному сечению капсул. «Продольное сечение» является сечением капсулы в соответствии с плоскостью, содержащей ось капсулы и перпендикулярной передней поверхности и задней поверхности FF и FB капсулы.
В примере осуществления, раскрытом в данном документе, поскольку капсулы имеют, по существу, усеченную форму, отверстия 17A и 17B имеют приблизительно форму равнобедренной трапеции, основание которой имеет длину, по существу, соответствующую диаметру задней поверхности FB капсул C. Большее основание трапеции, образующее соответствующее отверстие 17A, 17B, немного больше диаметра передней поверхности FF вследствие наличия двух боковых выемок 18, выступающая часть которых является достаточной для обеспечения прохождения ободка FL капсулы через них. Формулируя это иначе, каждое отверстие 17A, 17B имеет первую концевую кромку 17X и вторую концевую кромку 17Y, причем упомянутая первая концевая кромка и упомянутая вторая концевая кромка имеют размеры, отличные друг от друга, причем первая концевая кромка 17X одного отверстия (17A) находится ближе к оси A-A ротора, чем вторая концевая кромка 17Y упомянутого одного отверстия (17A), и вторая концевая кромка 17Y другого отверстия (17B) находится ближе к оси A-A ротора, чем первая концевая кромка 17X упомянутого другого отверстия (17B).
Каждая капсула C может проходить или через одно или через другое из двух отверстий 17A и 17B только в одной из двух возможных горизонтальных ориентаций, которую капсулы могут принимать при вхождении в соответствующее гнездо 15 для приема капсул ротора 13. На фиг. 2 капсулы C могут проходить через отверстия 17A, 17B, только когда они ориентированы с передней поверхностью (т.е. большей поверхностью, окруженной ободком R капсулы), обращенной вправо, и задней поверхностью, обращенной влево.
Каждое отверстие 17A, 17B расположено на соответствующем входном отверстии соответствующего канала 19A, 19B для выгрузки капсул, образующего часть отделения 19 для сбора капсул. Два канала 19A, 19B для выгрузки капсул проходят от соответствующего входного отверстия 20A и 20B канала к соответствующему выходному отверстию 22A и 22B канала.
Каждый канал 19A, 19B для выгрузки капсул является изогнутым, так что каждая капсула C, входящая в соответствующий канал из упомянутых двух каналов 19A, 19B для выгрузки капсул, будет поворачиваться приблизительно на 90° при перемещении из входного отверстия 20A, 20B канала в выходное отверстие 22A, 22B канала. Следовательно, каждая капсула, перемещающаяся по каналу 19A, 19B для выгрузки капсул, будет выходить из соответствующего канала для выгрузки капсул в, по существу, вертикальной ориентации, т.е. с осью капсулы, ориентированной вертикально, и будет входить в канал 5 для сбора капсул.
Форма и угол наклона каналов 19A, 19B для выгрузки капсул являются такими, что капсулы C могут скользить по нему под действием силы тяжести без необходимости в дополнительном перемещающем средстве.
Два выходных отверстия 22A и 22B канала предпочтительно расположены друг над другом на одной стороне канала 5 для сбора капсул.
Устройство 1 для ориентации капсул, описанное выше, работает следующим образом. Когда необходимо выгрузить капсулы C в канал 5 для сбора капсул, ротор 13 начинает вращаться вокруг оси A-A ротора. Во время вращения отдельные капсулы C, произвольно содержащиеся в контейнере 9, будут падать в гнезда 15 для приема капсул. Как упомянуто выше, поперечное сечение гнезд 15 для приема капсул является таким, что капсулы C могут входить в гнезда 15 для приема капсул только с осью капсулы, ориентированной, по существу, горизонтально, т.е. перпендикулярно оси A-A ротора. Следовательно, каждая капсула C может принимать два возможных положения внутри гнезда 15 для приема капсулы: или с передней поверхностью FF, обращенной радиально внутрь, т.е. к оси A-A ротора, и задней поверхностью FB, обращенной радиально наружу, или в противоположном положении, т.е. с передней поверхностью FF, обращенной радиально наружу, и задней поверхностью FB, обращенной радиально внутрь к оси A-A ротора.
Эти два альтернативных возможных положения соответствуют двум ориентациям отверстий 17A и 17B, образованных в нижней стенке 11 контейнера 9 для капсул.
Следовательно, во время вращения ротора 13 капсула, ориентированная с передней поверхностью FF, обращенной к оси A-A ротора, сможет проходить через отверстие 17A, но будет предотвращена от выхода из контейнера 9 через отверстие 17B. Напротив, капсула, ориентированная с задней поверхностью FB, обращенной к оси A-A ротора, будет предотвращена от выхода из контейнера 9 через отверстие 17A, но сможет проходить через отверстие 17B.
Следовательно, все капсулы C будут выходить из контейнера 9 в одной и той же ориентации.
В зависимости от отверстий 17A, 17B, через которые прошла капсула, последняя будет скользить по одному или другому из двух каналов 19A и 19B для выгрузки капсул отделения 19 для сбора капсул и будет достигать канал 5 для сбора капсул. Каждая капсула C будет выгружаться в канал 5 для сбора капсул с осью капсулы, ориентированной вертикально, и передней поверхностью FF, ориентированной вниз.
Если желательна противоположная ориентация капсулы, т.е. если капсула C должна собираться в канале 5 для сбора капсул с передней поверхностью FF, обращенной вверх, будет достаточным поворот нижней стенки 11 на 180° вокруг оси A-A ротора, так что большее основание трапециевидных отверстий 17A и 17B (т.е. кромка 17X) будет ориентировано в противоположном направлении относительно направления, показанного на чертежах. В таком случае капсулы C будут выгружаться в канал 5 для сбора капсул с передней поверхностью FF, обращенной вверх.
На фиг. 8-16 изображен второй вариант осуществления устройства для ориентации капсул. В соответствии с этим вариантом осуществления устройство для ориентации капсул, обозначенное ссылочной позицией 101, содержит контейнер 109 для капсул с нижней поверхностью или нижней стенкой 111. Ротор 113 расположен с возможностью вращения в контейнере 109. A-A обозначает ось ротора, т.е. геометрическую ось ротора 113, вокруг которой вращается упомянутый ротор 113.
В этом варианте осуществления изображен ротор 113, содержащий только одно гнездо 115 для приема капсул. Гнездо 115 для приема капсул имеет приблизительно прямоугольное поперечное сечение, но открытое сбоку, т.е. гнездо 115 для приема капсул образует разрыв по, по существу, цилиндрической боковой поверхности 113S ротора 113.
Гнездо 115 для приема капсул имеет входное отверстие (115X, см. фиг. 12A, 12B), обращенное к внутренней части контейнера 109, и выходное отверстие (115Y, см. фиг. 12A, 12B), обращенное к нижней стенке 111 контейнера 109, так что капсулы C, входящие в гнездо 115 для приема капсул через входное отверстие, могут выходить из гнезда для приема капсул через выходное отверстие. Перемещение через гнездо для приема капсул предпочтительно осуществляется под действием силы тяжести.
Внутри гнезда 115 для приема капсул образованы две направляющие на обеих сторонах гнезд для приема капсул. В варианте осуществления, изображенном на чертежах, каждая пара направляющих образована фасонной пластиной 116, соединенной с соответствующей боковой стенкой 115A гнезда 115 для приема капсул. Каждая пластина 116 содержит две наклонные кромки 116A, проходящие, по существу, симметрично по плоскости P симметрии соответствующей пластины 116. Каждая наклонная кромка 116A соединяется с вертикальной кромкой 116B. Кромки 116A, 116B на каждой стороне каждой пластины 116 образуют соответствующую направляющую, зацепляющуюся с ободком R каждой капсулы C, которая входит в гнезда 115 для приема капсул, как станет более понятно из нижеследующего описания.
В других вариантах осуществления (не показаны) направляющие и кромки 116A, 116B могут быть выполнены как одно целое с корпусом ротора 113, а не за счет пластин, соединенных с боковыми стенками 115A гнезда 115, образованного в роторе 113.
В некоторых вариантах осуществления контейнер 109 для капсул может быть образован двумя участками, соединенными друг с другом. Например, верхний участок контейнера 109 для капсул образован в форме воронки 109A и соединен с, по существу, цилиндрическим нижним участком 109B контейнера 109. Нижний участок 109B контейнера 109 вмещает цилиндрический корпус ротора 113. Ротор 113, в свою очередь, содержит центральный вал 113A, проходящий вертикально по по меньшей мере участку 109A воронки контейнера 109 для капсул. Центральный вал 113A может быть выполнен в виде смесителя, или смеситель может быть соединен с центральным валом. Смеситель обеспечивает перемещение капсул C в гнездо 115 для приема капсул во время вращения ротора 113.
Нижний, по существу, цилиндрический участок 109B контейнера 109 для капсул изображен отдельно на фиг. 10, 11 и 12. Как можно понять из этих чертежей, нижняя стенка 111 контейнера 109, образованная нижней частью 109B, содержит первое отверстие 117A и второе отверстие 117B. Первое отверстие 117A имеет прямоугольную форму с более длинной стороной и более короткой стороной. На фиг. 11 Ls обозначает длину более длинной стороны, и ls обозначает длину более короткой стороны прямоугольного отверстия 117A. Расстояние между первым отверстием 117A и осью A-A ротора обозначено D1. Под расстоянием D1 понимают расстояние между осью A-A ротора и кромкой 117X отверстия 117A, которая находится ближе всего к оси A-A ротора.
Второе отверстие 117B расположено дальше от оси A-A ротора и проходит не только по нижней стенке 111 нижнего участка 109B контейнера 109, но также по боковой стенке 109X последнего. Следовательно, отверстие 117B является частично прямоугольным и частично цилиндрическим, проходящим по нижней и боковой стенкам нижнего участка 109B контейнера 109. Ширина отверстия 117B снова обозначена как Ls, и расстояние отверстия 117B от оси A-A ротора обозначено D2, причем под упомянутым расстоянием снова понимают расстояние между осью A-A ротора и кромкой 117Y отверстия 117B, которая находится ближе всего к оси A-A ротора.
Под нижней стенкой 111 контейнера 109 расположено отделение 119 для сбора капсул. В варианте осуществления, изображенном на чертеже, отделение 119 для сбора капсул содержит первый канал 119A для выгрузки капсул и второй канал 119B для выгрузки капсул. Первый канал 119A для выгрузки капсул проходит вниз от входного отверстия 120A канала, расположенного под первым отверстием 117A. В изображенном варианте осуществления разгрузочный канал 119A является, по существу, прямым и проходит в, по существу, вертикальном направлении. Возможны разные формы и ориентации разгрузочного канала 119A. Предпочтительно, форма и ориентация разгрузочного канала 119A являются такими, что капсулы могут скользить по разгрузочному каналу под действием силы тяжести. Поперечное сечение разгрузочного канала 119A имеет определенную форму, так что капсулы C, скользящие по разгрузочному каналу 119A, не будут случайно поворачиваться, а будут перемещаться по упомянутому разгрузочному каналу 119A.
Второй канал 119B для выгрузки капсул проходит от входного отверстия 120B канала, расположенного под вторым отверстием 117B, вниз в слегка изогнутой форме. Поперечное сечение и кривизна разгрузочного канала 119B являются такими, что капсулы, входящие в разгрузочный канал 119B через входное отверстие 120B канала, будут скользить предпочтительно под действием исключительно силы тяжести и достигать положения, где разгрузочный канал 119B соединяется с разгрузочным каналом 119A. Таким образом, капсулы C будут входить в общий канал 122 для перемещения капсул. Упомянутый общий канал для перемещения капсул изогнут таким образом, что в его конце капсулы C будут ориентированы с их осями B-B в, по существу, вертикальном положении и передней поверхностью FF, окруженной ободком R, обращенным вниз. Поперечное сечение общего канала 122 для перемещения капсул является прямоугольным и имеет такой размер, что капсулы будут перемещаться по нему без наклона или случайного поворота. Канал 122 для перемещения капсул может быть соединен с каналом для сбора капсул, как показано на фиг. 1, и обозначен ссылочной позицией 5 на нем, который проходит вертикально к варочному узлу 3 или ему подобному.
Ротор 113 вращается при помощи электродвигателя 121 или любого другого подходящего приводного механизма, например, через вал 123, соединенный с электродвигателем 121 через двигатель-редуктор.
Устройство, раскрытое выше, работает следующим образом.
Капсулы C произвольно загружают в контейнер 109. Воронкообразный верхний участок 109A контейнера 109 и вращение ротора 113 обеспечивают перемещение капсул под действием силы тяжести в нижнюю часть контейнера 109. Во время вращения ротора 113 одна капсула C за один раз может входить в гнездо 115 для приема капсул, образованное в роторе 113. Как можно видеть на фиг. 13-16, капсула C может входить в гнездо 115 или в одном или другом из двух альтернативных положений. В обоих положениях капсула C расположена с осью капсулы (обозначенной B-B) в, по существу, горизонтальном положении, т.е., по существу, перпендикулярной оси A-A ротора. Каждая капсула C содержит ободок R капсулы, окружающий верхнюю поверхность или переднюю поверхность FF капсулы C. Ободок R капсулы C, размещенной в гнезде 115, будет направляться по одной или другой из двух симметрично расположенных кромок 116A, 116B, образованных на пластинах 116, закрепленных на двух сторонах 115A гнезда 115 для приема капсул. Как можно видеть на фиг. 13-16, независимо от ориентации, принятой капсулой C в гнезде 115, ободок R капсулы будет всегда удерживаться в направляющих, образованных пластинами 116 в, по существу, вертикальной плоскости.
В то время как ротор 113 вращается, гнездо 115 будет перемещаться по нижней стенке 111 контейнера 109 и будет проходить через оба отверстия 117A и 117B. Капсула C, размещенная в гнезде 115 для приема капсул, будет падать или в одно или другое из двух отверстий 117A и 117B, в зависимости от положения, принятого капсулой C в гнезде 115B для приема капсул.
В положениях, изображенных на фиг. 14 и 15, капсула C ориентирована с ободком R, обращенным к оси A-A ротора. Капсула C, расположенная в этом положении, не будет падать через отверстие 117B, поскольку положение кромки 117Y отверстия 117B, т.е. ее расстояние D2 от оси A-A ротора, является таким, что капсула C будет располагаться на нижней стенке 111 контейнера 109 и будет поддерживаться во время перемещения гнезда 115 для приема капсул через отверстие 117B. Это лучше всего можно видеть на фиг. 14. Направляющие, образованные пластинами 116, предотвращают опрокидывание или наклон капсулы C в отверстии 117B.
Когда гнездо 115 для приема капсул перемещается через отверстие 117A и достигает положения, изображенного на фиг. 13, благодаря размеру и положению упомянутого отверстия ободок R капсулы будет терять свою опору за счет нижней стенки 111, и капсула C будет падать в канал 119A для выгрузки капсул, перемещаясь через отверстие 117A.
Как показано на фиг. 15 и 16, напротив, когда капсула C входит в гнездо 115 для приема капсул с ободком R, обращенным радиально наружу, т.е. напротив оси A-A ротора, капсула C будет предотвращена от падения в отверстие 117A (фиг.16), поскольку ободок R поддерживается нижней стенкой 111, когда гнездо 115 для приема капсул перемещается через отверстие 117A. Когда гнездо 115 для приема капсул перемещается через отверстие 117B, напротив, ободок R будет терять контакт с нижней стенкой 111, поскольку отверстие 117B проходит за нижнюю стенку 111 и прерывает боковую стенку 109X нижнего участка 109B контейнера 109. Следовательно, капсула будет сейчас падать через отверстие 117B в канал 119B для выгрузки капсул.
Как можно понять из вышеприведенного описания, каждая капсула C будет всегда входить в направляющий канал 122 в предварительно определенной ориентации, независимо от положения, принятого капсулой при вхождении в гнездо 115 для приема капсул ротора 113. В любом случае капсула C будет выходить из канала 120 с верхней поверхностью FF, окруженной ободком R, обращенным вниз, и нижней поверхностью FB, напротив ободка R, обращенным вверх, и будет подаваться в канал 5 для сбора с ориентаций, изображенной на фиг. 1.
Если варочный узел 3, расположенный в конце канала 5 для сбора капсул, требует, чтобы капсулы были ориентированы противоположным образом, т.е. с ободком R, обращенным вверх, и нижней поверхностью, ориентированной вниз, будет достаточно повернуть нижнюю часть 109B контейнера 109 и поменять положение двух отверстий 117A, 117B.
Хотя раскрытые варианты осуществления предмета изобретения, описанного в данном документе, были показаны на чертежах и полностью описаны выше подробно вместе с несколькими примерами осуществления, специалисты в данной области техники должны понимать, что многие модификации, изменения и опущения возможны без отхода, по существу, от новых идей, принципов и понятий, изложенных в данном документе, и преимуществ предмета изобретения, перечисленных в прилагаемой формуле изобретения. Следовательно, соответствующий объем раскрытых технических усовершенствований должен определяться только на основании расширительного толкования прилагаемой формулы изобретения для осуществления всех таких модификаций, изменений и опущений. Кроме того, порядок или последовательность этапов любого процесса или способа может изменяться или повторно устанавливаться в соответствии с альтернативными вариантами осуществления. Слово «содержащий» не исключает наличия элементов или этапов, помимо элементов или этапов, перечисленных в пункте формулы изобретения. Неопределенный артикль “a” или “an” перед элементом не исключает наличия множества таких элементов. В пункте формулы изобретения устройства, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть воплощены одним и тем же элементом технических средств. Сам по себе тот факт, что конкретные меры перечислены во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что сочетание этих мер не может быть использовано для получения преимущества.