ВАРОЧНЫЙ УЗЕЛ С ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕМ
COOKING UNIT WITH WATER HEATER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к варочному узлу для приготовления напитков, таких как кофе, из порошка молотого кофе или упаковок с одноразовой дозой, таких как капсулы или пакеты, содержащие фильтрующий пакет и порцию молотого кофе.
Предпосылки изобретения
Для приготовления горячих напитков, таких как, например, кофе, чай, настои на основе овощей и им подобное, часто используются упаковки с одноразовой дозой в виде так называемых капсул, пакетов, содержащих фильтрующий конверт и порцию молотого кофе, кассет или им подобных. В данном документе ниже термин «капсула» будет использоваться для обозначения в целом упаковки с одноразовой дозой. Следует понимать, что, если специально не указано, упомянутый термин необходимо понимать как включающий в себя любой тип упаковки с одноразовой дозой, пригодной для приготовления напитков или других продуктов питания посредством экстракции с использованием горячей и, возможно, под давлением воды. Упаковка с одноразовой дозой может включать в себя соответствующие ингредиенты для приготовления более одной порции напитка, например, две порции.
Капсулы обычно содержат ингредиенты для приготовления напитка. Горячая вода принудительно проходит через капсулу при соответствующем давлении для извлечения ароматических веществ из ингредиентов, содержащихся в капсуле. Существует несколько типов устройств для обработки капсул и заваривания, т.е., фазы извлечения ароматических веществ из капсул за счет прохождения воды.
Некоторые кофемашины предназначены для использования порошка молотого кофе или других сыпучих продуктов. В этих машинах дозированное количество сыпучего продукта помещают в варочную камеру. Камеру герметично закрывают, и горячая вода под давлением подается из водонагревателя через продукт, помещенный в варочной камере, для извлечения ароматических веществ из ингредиентов.
Патент США 6129006 и EP-A-0931491 раскрывают варочный узел, конкретно предназначенный для варки кофе из порошка молотого кофе. Этот известный варочный узел включает в себя варочную камеру и водонагреватель. Водонагреватель расположен рядом с варочной камерой.
Расположение водонагревателя рядом с варочной камерой имеет преимущество в уменьшении потери тепла нагретой воды вдоль траектории от водонагревателя к варочной камере.
Одна проблема этих варочных узлов, представляющих собой тип, использующий предварительно упакованные капсулы с одноразовой дозой или сыпучие ингредиенты, связана с необходимостью обеспечения конструкции, окружающей варочную камеру, которая может выдерживать большие механические нагрузки, создаваемые водой под давлением, подаваемой через варочную камеру. Для приготовления кофе «экспрессо», например, вода под давлением 8-15 бар проходит через варочную камеру. Усилие, приложенное водой к участкам варочной камеры, должно поддерживаться специально сконструированной рамой, на которой установлена варочная камера. Это требует громоздких конструкций.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение относится к варочному узлу с варочной камерой, образованной, по меньшей мере, двумя участками, перемещаемыми относительно друг друга, который, по меньшей мере, устраняет вышеупомянутую проблему. Целью предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения является создание варочного узла, который является особенно компактным и простым в изготовлении.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения описан варочный узел для приготовления напитка, содержащий варочную камеру, содержащую, по меньшей мере, два участка варочной камеры, перемещаемых относительно друг друга, водонагреватель, рамную конструкцию, поддерживающую упомянутые, по меньшей мере, два участка варочной камеры, к которым приложены нагрузки, создаваемые водой под давлением в варочной камере во время варки. Рамная конструкция содержит два боковых элемента, расположенных сбоку варочной камеры, и два концевых элемента, механически закрепленных на двух боковых элементах. Кроме того, первый из концевых элементов содержит водонагреватель и первый из упомянутых, по меньшей мере, двух участков варочной камеры, причем упомянутый первый участок варочной камеры расположен рядом с упомянутым водонагревателем, в результате чего упомянутые усилия, создаваемые водой под давлением в варочной камере во время варки, приложены к упомянутому водонагревателю. Первый участок варочной камеры, боковые элементы и второй концевой элемент образуют замкнутую конструкцию, на которой закреплен водонагреватель. Первый участок варочной камеры и водонагреватель закреплены на двух боковых элементах независимо друг от друга с помощью отдельных крепежных элементов.
Независимо закрепленный означает, что водонагреватель может расцепляться с боковыми элементами, поддерживающими участок варочной камеры, соединенный с упомянутыми боковыми элементами, т.е., участок варочной камеры не соединен с боковыми элементами косвенно через водонагреватель.
Замкнутая конструкция, образованная первым участком варочной камеры, боковыми элементами и вторым концевым элементом, может быть изготовлена и собрана с уменьшенными допусками, так что участки варочной камеры могут работать правильно. Точные размеры и уменьшенные зазоры приводят к улучшенному направленному перемещению участков варочной камеры. Правильное водонепроницаемое закрытие варочной камеры и/или водонепроницаемое уплотняющее действие относительно капсулы, расположенной в варочной камере, таким образом, обеспечено, предотвращая утечку воды и/или напитка во время цикла варки.
Поскольку водонагреватель соединен с боковыми элементами отдельно от участков варочной камеры, водонагреватель не требует точного изготовления. Водонагреватель может быть соединен с остальными элементами рамной конструкции за счет довольно грубого соединения. Возможные зазоры в замкнутой конструкции, образованной боковыми элементами и первым участком варочной камеры с одной стороны, и нагревателем с другой стороны могут быть устранены во время варки благодаря упругим деформациям. Во время варки первый участок варочной камеры прижат водой под давлением к расположенному рядом водонагревателю. Возможные зазоры устранены, и водонагреватель обеспечивает поддержание варочной камеры закрытой, несмотря на давление, оказываемое в ней водой для варки под давлением. Другими словами, корпус нагревателя обеспечивает механическую прочность рамной конструкции варочного узла, образуя ее часть, вследствие того, что усилия, создаваемые водой под давлением в варочной камере, по меньшей мере, частично поддерживаются корпусом нагревателя. Это делает конструкцию более экономичной и эффективной.
Относительно прочные крепежные элементы могут использоваться для соединения водонагревателя с боковыми элементами замкнутой конструкции, в то время как участки варочной камеры могут быть соединены с боковыми элементами с помощью более легких, менее дорогих, но достаточно точных крепежных элементов.
В некоторых вариантах осуществления первый участок варочной камеры установлен рядом с корпусом водонагревателя и в прямом или косвенном механическом контакте с ним. Косвенный механический контакт означает, что промежуточный механический элемент может быть расположен между корпусом водонагревателя и участком варочной камеры, так что осевое усилие передается от участка варочной камеры корпусу водонагревателя непосредственно или через упомянутый промежуточный механический элемент. Промежуточным механическим элементом может быть, например, пластина, расположенная между участком варочной камеры и водонагревателем и между упомянутыми двумя боковыми элементами, образующими замкнутую конструкцию, поддерживающую участки варочной камеры.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления первый участок варочной камеры закреплен относительно замкнутой конструкции и в прямом или косвенном контакте с водонагревателем. Второй участок варочной камеры является подвижным относительно упомянутой замкнутой конструкции. Второй участок варочной камеры перемещается к первому участку варочной камеры для селективного закрытия и открытия варочной камеры, причем два участка варочной камеры соединяются друг с другом в соответствии с замкнутой конструкцией независимо от водонагревателя.
Другие преимущественные варианты осуществления настоящего изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В некоторых вариантах осуществления водонагреватель содержит основной корпус и выступы, зацепляющиеся с опорами, образованными на боковых элементах рамной конструкции. Это обеспечивает простое, довольно эффективное и прочное соединение между боковыми элементами и водонагревателем, выдерживающее высокое давление внутри варочной камеры.
В некоторых вариантах осуществления боковые элементы рамной конструкции образуют направляющие для зацепления с возможностью скольжения с подвижным участком варочной камеры. Это уменьшает количество элементов, образующих варочный узел, поскольку одни и те же боковые элементы осуществляют разные функции.
Настоящее изобретение дополнительно описывает машину для приготовления напитка, включающую в себя варочный узел, как определено выше.
В пределах контекста настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения термин «варочная камера» не обязательно следует понимать как закрытую, с возможностью, уплотнения камеру. Скорее, как будет понятно из подробного описания некоторых примеров осуществления настоящего изобретения, варочная камера также может быть образована участками камеры, которые определяют объем, в котором расположена капсула или кассета, и который, по сути, не уплотнен. Участки варочной камеры в этом случае удерживают капсулу и предотвращают разрыв капсулы при прохождении воды под давлением через капсулу. Однако участки камеры окружают капсулу без необходимости обеспечения водонепроницаемого уплотнения вокруг капсулы.
Краткое описание чертежей
Более полное понимание раскрытых вариантов осуществления настоящего изобретения и многих из его соответствующих преимуществ будет легко достигнуто, так как то же самое становится лучше понятным в соответствии со ссылкой на нижеследующее подробное описание при рассмотрении вместе с чертежами, на которых:
фиг.1A и 1B - перспективный вид варочного узла в соответствии с первым вариантом осуществления в открытом и закрытом положении, соответственно;
фиг.2 - вид сверху варочного узла на фиг.1 в открытом положении во время вставки капсулы;
фиг.3 - вид сбоку по линии III-III на фиг.2;
фиг.4 и 5 - виды в разрезе по линиям IV-IV и V-V на фиг.2;
фиг.6 и 7 - вид сверху и вид сбоку по линии VII-VII на фиг.6, соответственно, варочного узла до закрытия варочной камеры;
фиг.8 и 9 - виды в разрезе по линиям VIII-VIII и IX-IX на фиг.6;
фиг.10 и 11 - вид сверху и вид сбоку по линии XI-XI на фиг.10, соответственно, варочного узла во время закрытия варочной камеры;
фиг.12 и 13 - виды в разрезе по линиям XII-XII и XIII-XIII на фиг.10;
фиг.14 и 15 - вид сверху и вид сбоку по линии XV-XV на фиг.14, соответственно, варочного узла в положении варки;
фиг.16 и 17 - виды в разрезе по линиям XVI-XVI и XVII-XVII на фиг.14;
фиг.18 и 19 - вид сверху и вид сбоку по линии XIX-XIX на фиг.18, соответственно, варочного узла во время открытия варочной камеры и выгрузки использованной капсулы;
фиг.20 и 21 - виды в разрезе по линиям XX-XX и XXI-XXI на фиг.18, соответственно;
фиг.22 - перспективный вид кофемашины, включающей в себя варочный узел, в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.23 - перспективный вид варочного узла второго варианта осуществления в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.24 - перспективный вид варочного узла на фиг.23 с удаленным водонагревателем;
фиг.25 - перспективный вид водонагревателя, удаленного из варочного узла, на фиг.23 и 24;
фиг.26 - вид в продольном разрезе варочного узла в соответствии с фиг.23-25 с варочной камерой в открытом положении;
фиг.27 - вид в продольном разрезе варочного узла на фиг.23-26 с варочной камерой в закрытом положении и капсулой, готовой для варки;
фиг.28 - вид в поперечном разрезе по линии XXVIII-XXVIII на фиг.27;
фиг.29 - вид в поперечном разрезе по линии XXIX-XXIX на фиг.28;
фиг.30 - вид в продольном разрезе варочного узла в соответствии с фиг.23-29 до цикла промывания или удаления накипи;
фиг.31 - вид в продольном разрезе варочного узла в соответствии с фиг.23-30 во время цикла промывания или удаления накипи;
фиг.32 - вид в поперечном разрезе по линии XXXII-XXXII на фиг.31;
фиг.33 - перспективный вид варочного узла в соответствии с другим вариантом осуществления;
фиг.34 - вид в разрезе варочного узла на фиг.33 по вертикальной продольной плоскости;
фиг.35 - перспективный вид, подобный перспективному виду на фиг.33 с варочным узлом в закрытом положении;
фиг.36 - вид в разрезе варочного узла в закрытом положении.
Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения
Нижеследующее подробное описание примеров осуществления относится к сопроводительным чертежам. Подобные ссылочные позиции на разных чертежах обозначают подобные элементы. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе. Кроме того, нижеследующее подробное описание не ограничивает настоящее изобретение. На самом деле, объем настоящего изобретения определен прилагаемой формулой изобретения.
Ссылка в описании на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» или «некоторые варианты осуществления» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные вместе с вариантом осуществления, включены в, по меньшей мере, один вариант осуществления раскрытого объекта изобретения. Таким образом, появление фразы «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» или «в некоторых вариантах осуществления» в различных местах в описании не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления (вариантам осуществления). Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в один или более вариантах осуществления.
Ниже конкретно будет сделана ссылка на варочные узлы, использующие предварительно упакованные капсулы для приготовления кофейных напитков. Однако следует понимать, что настоящее изобретение может также быть воплощено в варочных узлах, использующих неупакованные ингредиенты, такие как порошок молотого кофе, а также в узлах для приготовления разных типов продуктов питания посредством экстрагирования горячей водой под давлением.
Вариант осуществления на фиг.1-22
На фиг.22 в общем изображена управляемая вручную кофемашина для использования с капсулами, включающая в себя варочный узел, который будет описан ниже со ссылкой на фиг.1-21. Машина 1 содержит решетку 3, на которой могут быть размещены одна или две чашки T под выпускным отверстием 5 для кофе, содержащим две насадки 5A, из которых подается напиток, приготовленный варочным узлом 2. Поддон 3A для стока жидкости расположен под решеткой 3.
В некоторых вариантах осуществления варочный узел (фиг.1-21), в целом обозначенный ссылочной позицией 102, содержит неподвижный корпус 110 и блок 112, расположенный сверху упомянутого неподвижного корпуса 110 и закрепленный на нем. Корпус 110 и блок 112 установлены в неподвижном положении внутри машины 1. Корпус 110 включает в себя рамную конструкцию, на которой закреплены два участка варочной камеры. Рамная конструкция окружает варочную камеру, и усилия, создаваемые внутри варочной камеры во время процесса варки, передаются рамной конструкции.
Более конкретно, в некоторых вариантах осуществления рамная конструкция содержит две боковые соединительные штанги 111. В некоторых вариантах осуществления каждая соединительная штанга выполнена из листа металла или другого подходящего материала. Соединительные штанги 111 образуют элементы рамной конструкции, поддерживающей варочную камеру, т.е., элементы, к которым приложены нагрузки, создаваемые давлением при варке.
Первые концы 111A двух соединительных штанг 111 соединены друг с другом поперечным валом 113. Противоположные вторые концы 111B соединительных штанг 111 выполнены таким образом, чтобы образовать соединительный элемент для соединения с водонагревателем 115. В некоторых вариантах осуществления концы 111B соединительных штанг выполнены со сквозным отверстием, например, квадратной формы. Кромка сквозных отверстий может быть выполнена таким образом, чтобы обеспечивать механическое соединение посредством механического взаимодействия с соответствующими выступами 115A, образованными на наружной поверхности водонагревателя 115. В других вариантах осуществления могут быть использованы другие крепежные элементы, например, винты или им подобное.
Две соединительные штанги 111, вал 113 и водонагреватель 115 конструктивно взаимодействуют друг с другом и образуют упомянутую рамную конструкцию, к которой приложены усилия, создаваемые в варочной камере во время варки. Следовательно, водонагреватель 115 образует элемент конструкции упомянутой рамы.
В некоторых вариантах осуществления водонагреватель 115 содержит основной корпус 115B, например, образованный блоком, выполненным из металла, например, алюминия или сплава на основе алюминия или другого теплопроводящего материала. Выступы 115A предпочтительно образованы на наружной боковой поверхности основного корпуса 115B. В некоторых вариантах осуществления блок, образующий основной корпус водонагревателя 114, выполнен при помощи литья под давлением. Выступы 115A могут быть образованы как одно целое с основным корпусом 115B во время его литья под давлением.
В некоторых вариантах осуществления основной корпус 115B содержит электрическое сопротивление 115C и канал 115D для подачи воды. Как электрическое сопротивление 115C, так и канал 115D для подачи воды могут быть намотаны по спирали вокруг оси основного корпуса 115B водонагревателя 115. Соединители электрического сопротивления 115D для сети питания обозначены ссылочной позицией 116, и соединительная трубка для воды для соединения с водяным насосом, подающим воду в водонагреватель 115, обозначена ссылочной позицией 118.
Водонагреватель этого типа обычно называется водонагревателем мгновенного действия или проточным водонагревателем, т.е., водонагревателем, в котором очень небольшое количество воды содержится в спиральном канале 115D для подачи воды, и, причем электрическое сопротивление 115C является достаточно большим для нагрева воды, в то время как она проходит через водонагреватель 115 во время использования. Вместо него может быть использован другой водонагреватель, такой как накопительный бойлер, в котором большее количество воды поддерживается при необходимой температуре меньшим сопротивлением. Что важно, так это то, что только водонагреватель образует элемент конструкции рамы, поддерживающей варочную камеру. Хотя проточный водонагреватель обеспечивает лучшую механическую прочность в дополнении к другим преимуществам с точки зрения расхода электроэнергии.
В некоторых вариантах осуществления варочная камера содержит два участка. В изображенном варианте осуществления варочная камера включает в себя первый участок 121 варочной камеры и второй участок 123 варочной камеры. В некоторых вариантах осуществления первый участок 121 варочной камеры установлен неподвижно относительно рамы, образованной соединительными штангами 111, вала 113 и бойлера 115. Предпочтительно, первый участок 121 варочной камеры закреплен на водонагревателе 115, рядом с ним или в тепловом контакте с его корпусом. Первый участок 121 варочной камеры закреплен на соединительных штангах 111 с помощью крепежных элементов. В варианте осуществления, изображенным на чертежах, упомянутое средство включает в себя заклепки, штифты, винты или им подобное, схематично изображенные под ссылочной позицией 120. Таким образом, два участка 121, 123 варочной камеры соединены друг с другом при помощи соединительных штанг 111, расположенных сбоку варочной камеры. Соединительные штанги 111, поперечный вал 113 и участок 121 варочной камеры образуют замкнутую конструкцию, окружающую саму варочную камеру. Первый участок 121 варочной камеры и поперечный вал 113 образуют часть из двух концевых элементов замкнутой конструкции. Соединительные штанги 111 соединены в поперечном направлении друг с другом при помощи упомянутого поперечного вала 113 и первого участка 121 варочной камеры.
Как упомянуто выше, водонагреватель 115 в свою очередь соединен с соединительными штангами 111. Соединение соединительных штанг 111 с водонагревателем 115 не зависит от соединения участков 121, 123 варочной камеры с упомянутыми соединительными штангами, т.е., используются другие крепежные элементы для соединения участка варочной камеры с одной стороны и водонагревателя с другой стороны с соединительными штангами 111.
В варианте осуществления, изображенном на чертежах, участок 121 варочной камеры непосредственно соединен с соединительными штангами 111 с помощью винтов, заклепок или им подобного, обозначенных ссылочной позицией 120, в то время как водонагреватель 115 соединен с соединительными штангами 111 с помощью выступов 115A, независимо от участка 121 варочной камеры.
Определенная величина зазора или люфта вследствие производственных допусков может быть между водонагревателем 115 и соединительными штангами 111 и/или варочной камерой. Этот зазор или люфт не оказывает негативного влияния на работу варочной камеры, особенно, на правильное закрытие варочной камеры, поскольку противоположное положение двух участков 121, 123 варочной камеры правильно определено замкнутой конструкцией, образованной соединительными штангами 111, участками 121, 123 варочной камеры, поперечным валом 113 и соединением, образованным между ними.
Однако, когда варочная камера 121, 123 закрыта, и вода под давлением подана в варочную камеру, осевое усилие, созданное водой под давлением, передается водонагревателю 115. Таким образом, корпус водонагревателя поддерживает нагрузку, создаваемую давлением воды в варочной камере во время цикла варки, и взаимодействует с соединительными штангами 111 и поперечным валом 113 при удержании варочной камеры в закрытом положении. Возможные зазоры устранены во время цикла варки благодаря осевой деформации соединительных штанг 111.
В варианте осуществления, изображенном на чертежах, первый участок 121 варочной камеры соединен или находится в контакте с водонагревателем 115 при размещении между ними промежуточной фасонной пластины 122. Водонагреватель 115, таким образом, находится в тепловом контакте с участком 121 варочной камеры через упомянутую промежуточную фасонную пластину 122. Тепловой контакт означает, что тепло может передаваться от корпуса 115B водонагревателя участку 121 варочной камеры за счет конвекции, так что водонагреватель 115 может поддерживать участок 121 варочной камеры при температуре выше температуры окружающей среды за счет теплопроводности.
Второй участок 123 варочной камеры является подвижным относительно первого участка 121 варочной камеры в соответствии с двойной стрелкой f123 вдоль направления, по существу, параллельного оси варочной камеры, обозначенной A-A на чертежах.
В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один из упомянутых участков варочной камеры или оба упомянутых участка варочной камеры содержат средство перфорации для перфорации капсулы C, содержащей ингредиенты для приготовления кофейного напитка. В варианте осуществления, изображенном на чертежах, неподвижный участок 121 варочной камеры содержит перфораторы 125, проходящие через отверстия, образованные в дисковом элементе 127, расположенном с возможностью скольжения на неподвижном участке 121 варочной камеры. Дисковый элемент 127 содержит уплотнительное кольцо 129, совместно действующее с кольцевой кромкой противоположного подвижного участка 123 варочной камеры. Когда варочная камера закрыта, и начинается цикл варки, горячая вода, выходящая из водонагревателя 115, проходит в варочную камеру через канал 124, проходит через отверстия, образованные в дисковом элементе 127 и проходит в капсулу C через отверстия, пробитые на верхней поверхности капсулы перфораторами 125.
Когда варочная камера открывается после завершения цикла варки, пружины (не показаны) выталкивают дисковый элемент 127 с нижней части кожуха, образованного наружной, по существу, цилиндрической стенкой неподвижного участка 121 варочной камеры, таким образом, чтобы выполнять функцию выталкивателя капсулы C после завершения варки.
Как можно видеть на чертежах, неподвижный участок 121 варочной камеры расположен непосредственно рядом с водонагревателем 115, так что траектория, по которой должна перемещаться вода из водонагревателя 115 во внутреннюю часть варочной камеры, является очень короткой и, по существу, тепло не теряется. Кроме того, напиток, дозируемый во время первого цикла варки после периода простоя в работе машины, является достаточно горячим, поскольку, по существу, холодная вода не остается между водонагревателем 115 и варочной камерой.
Подвижный участок 123 варочной камеры имеет чашеобразную форму, и рядом с его нижней частью может быть расположена пластина 131, которая преимущественно содержит перфорирующие выступы 133. В некоторых вариантах осуществления выступы 133 содержат отверстия, так что напиток, извлеченный из ингредиентов, содержащихся в варочной камере, выходит из варочной камеры через отверстия, проходящие вдоль выступов 133.
По существу, цилиндрический полый элемент 135 может быть размещен внутри выемки подвижного участка 123 варочной камеры. Цилиндрический полый элемент 135 содержит внутреннюю стенку 135A, которая может иметь форму, соответствующую форме наружной боковой поверхности капсулы C, в проиллюстрированном примере приблизительно усеченную коническую форму. Полый элемент 135 упруго смещается пружиной 137, расположенной между цилиндрическим полым элементом и нижней частью подвижного участка 123 варочной камеры. Упомянутый цилиндрический полый элемент 135 выполняет функцию выталкивателя для выталкивания капсулы C из внутренней части подвижного участка 123 варочной камеры после варки. На чертежах для упрощения пружина 137 всегда изображена в своем сжатом состоянии, даже когда варочный узел открыт.
Два средства перфорации для перфорации нижней поверхности и верхней поверхности капсулы C, как описано в данном документе, позволяют использовать уплотненные капсулы, выполненные из пластмассы, металлического листа или другого подходящего материала. Возможность исключения одного или другого или обоих перфораторов допускается, например, когда используются капсулы, которые открываются под действием давления воды на наружной стороне и/или давления напитка внутри капсулы, или когда используются капсулы, которые имеют одну или обе поверхности, содержащие водопроницаемую область, например, закрытые нетканым материалом или фильтром, выполненным из бумаги или другого материала, проницаемого для жидкостей.
В то время как неподвижный участок 121 варочной камеры неподвижно находится в контакте с водонагревателем 115 и поддерживается соединительными штангами 111, подвижный участок 123 варочной камеры поддерживается с возможностью скольжения внутри рамы, образованной водонагревателем 115, первым участком 121 варочной камеры, соединительными штангами 111 и поперечным валом 113. Более конкретно, в изображенном примере подвижный участок 123 варочной камеры содержит две пары выступающих вбок штифтов 123A, 123B. Штифты 123A зацеплены с возможностью скольжения с прорезями 110A наружного корпуса 110 и с соответствующими прорезями 111C двух противоположно расположенных соединительных штанг 111, в то время как штифты 123B зацеплены с возможностью скольжения с прорезями 110B наружного корпуса 110. Может быть предусмотрен другой направляющий механизм для направления с возможностью скольжения участка варочной камеры относительно рамы, например, одна пара штифтов, имеющих удлиненное поперечное сечение.
Подходящий ручной или сервопривод предусмотрен для управления перемещением подвижного участка 123 варочной камеры. В примере, изображенном на чертежах, перемещение подвижного участка 123 варочной камеры, управляется коленчатым рычагом 141, поворачиваемым вокруг шарнира 143 с соответствующей парой штанг 147. Штанги в свою очередь соединены шарниром 148 с подвижным участком 123 варочной камеры. Коленчатый рычаг 141 соединен шарнирно вокруг вала 113 и выполнен как одно целое с выступающими частями 145. Упомянутые выступающие части в свою очередь соединены шарниром 146 с соединительными штангами 149, соединенными шарниром 151 с рычагом 156 управления. Рычаг 156 управления в свою очередь зацеплен с возможностью поворота вокруг шарнира 157 с выступом 159, выполненным как одно целое с неподвижным участком 121 варочной камеры, или любой другой частью, жестко соединенной с рамой, окружающей варочную камеру.
Вращение рычага 156 управления вокруг шарнира 157 в соответствии с двойной стрелкой f156 вызывает поворот коленчатого рычага 141 вокруг вала 113. Вращательное движение коленчатого рычага 141 преобразуется соединением 141-147 коленчатого вала-штанги в поступательное движение подвижного участка 123 варочной камеры.
Другие типы приводных механизмов могут использоваться для управления закрывающим и открывающим перемещением варочной камеры. Например, может использоваться электродвигатель или гидравлический или пневматический привод, который действует, например, на вал, управляющий перемещением коленчатого рычага 141.
В соответствии с вариантом осуществления, изображенном на фиг.1-21 капсула C вставляется в варочную камеру под действием силы тяжести. Для этой цели отверстие 160 образовано на верхней поверхности 112A блока 112. Капсула принудительно падает в соответствии со стрелкой F1 (фиг.4) через отверстие 160.
Когда варочная камера находится в своем открытом положении (фиг.2-5) подвижный отклоняющий элемент 163, шарнирно соединенный при помощи штифта 161 с верхним блоком 112, расположен под упомянутым отверстием 160.
Подвижный отклоняющий элемент 163 может содержать стенку или желоб 164, поддерживаемый качающимися кронштейнами 165. Поворотный штифт 161 параллелен валу 113 и осям поворота передаточных элементов 156, 149, 147, 141, описанных выше, и перпендикулярен к направлению f123 закрывающего и открывающего перемещения варочной камеры.
Как будет объяснено более подробно ниже, подвижный отклоняющий элемент 163 стремится направить и отклонить капсулу C к внутренней части подвижного участка 123 варочной камеры и способствовать выгрузке, т.е., выталкиванию использованной капсулы C после варки.
Вращательное движение в соответствии с двойной стрелкой f163 подвижного отклоняющего элемента 163 вокруг штифта 161 предпочтительно может передаваться рычагом 156. В проиллюстрированном варианте осуществления это движение получается при помощи кинематического соединительного элемента между рычагом 156 управления и подвижным отклоняющим элементом 163. В проиллюстрированном варианте осуществления кинематический соединительный элемент содержит пару скользящих элементов 168, причем каждый содержит профиль 168A кулачка с прорезью, с которой зацепляются соответствующие штифты 156A, причем упомянутые штифты 156A расположены на концах выступов 156B, выполненных как одно целое с рычагом 156. Следовательно, вращение рычага 156 вызывает скольжение скользящих элементов 168. Каждый скользящий элемент 168 имеет концевой выступ 168B напротив соответствующего профиля 168A кулачка с прорезью. Каждый концевой выступ 168B зацепляется с прорезью 165A соответствующего кронштейна 165 подвижного отклоняющего элемента 163. При таком расположении возвратно-поступательное движение скользящих элементов 168 вызывает поворот подвижного отклоняющего элемента 163. Следовательно, рычаг 156 синхронно управляет поворотом подвижного отклоняющего элемента 163 и поступательным движением участка 123 варочной камеры.
Работа описанного уже варочного узла описана ниже. На фиг.2-5 варочный узел 102 открыт. Отверстие 160 может быть доступно для пользователя с верхнего участка машины. Пользователь может вставить капсулу C в отверстие 160 для вставки. Капсула C падает под действием силы тяжести в варочный узел 102, достигая положения, изображенного в частности на виде в разрезе на фиг.8. Капсула C достигает желоба 164, поддерживаемого поворотными кронштейнами 165 и останавливается.
На этой стадии подвижный отклоняющий элемент 163 находится в таком положении, в котором капсула C при достижении желоба 164 отклоняется от его нижней части к выемке для варки, образованной на внутренней стороне подвижного участка 123 варочной камеры, как показано на фиг.8. До закрытия варочного узла 102 путем приведения в действие рычага 156 капсула C удерживается в этом положении за счет упора своей верхней поверхностью в желоб 164 подвижного отклоняющего элемента 163 и своей боковой стенкой в кромку подвижного участка 123 варочной камеры.
При перемещении рычага 156 управления вниз варочная камера закрывается. На фиг.10-13 изображена варочная камера 121, 123, достигающая своего закрытого положения, в то время как на фиг.14-17 изображен варочный узел с варочной камерой в закрытом положении, готовый для начала цикла варки. Во время закрывающего перемещения подвижный отклоняющий элемент 163 постепенно поднимается и освобождает область, в которой перемещается подвижный участок 123 варочной камеры при приближении к неподвижному участку 121 варочной камеры. Подъемное поворотное движение вокруг штифта 161 регулируется скользящими элементами 168, зацепляющимися с подвижным отклоняющим элементом 163 на выступах 168B, выполняя функцию следящих элементов в прорезях 165A, которые выполняют функцию профилей кулачка.
В закрытом положении (фиг.14-17) фланец F капсулы C зацеплен с возможностью уплотнения между кромкой подвижного участка 123 варочной камеры и уплотнением 129 неподвижного участка 121 варочной камеры. Выступы перфораторов 125 и 133 соответственно проходят через верхнюю поверхность и нижнюю поверхность капсулы C, обеспечивая прохождение горячей воды под давлением через капсулу и ингредиенты, содержащиеся в ней, для извлечения ароматичных веществ для приготовления напитка.
При завершении цикла варки обратное поворотное движение рычага 156 управления открывает варочную камеру 121, 123, как показано на фиг.18-21. Подвижный отклоняющий элемент 163 выталкивается вниз скользящими элементами 168, так что желоб 164 подвижного отклоняющего элемента 163 толкает капсулу C. Последняя выталкивается или, по меньшей мере, частично удаляется из выемки подвижного участка 123 варочной камеры под действием упругого усилия, приложенного пружиной 137 к полому элементу 135, таким образом, предотвращая то, чтобы капсула C оставалась внутри подвижного участка 123 варочной камеры. Усилие, приложенное к верхней стороне капсулы C подвижным отклоняющим элементом 163, предотвращает то, чтобы капсула C могла оставаться сцепленной с недвижным участком 121 варочной камеры. Таким образом, использованная капсула C надежно удаляется под действием силы тяжести. Использованная капсула C проходит через отверстие 185, образованное в наружном корпусе 111 и выгружается в отделение для сбора отходов, из которого ее затем удаляет пользователь.
Вариант осуществления на фиг.23-32
На фиг.23-32 изображен второй вариант осуществления настоящего изобретения. Варочный узел обозначен в целом ссылочной позицией 202 и может быть расположен в кофемашине, изображенной на фиг.22.
Ссылаясь, например, на фиг.23-25, варочная камера размещена между двумя боковыми панелями 205, соединенными друг с другом для образования замкнутой рамной конструкции, которая поддерживает усилия, создаваемые водой для варки под давлением во время цикла варки. На одном конце боковые панели 205 соединены друг с другом водонагревателем 207.
В некоторых вариантах осуществления водонагревателем 207 является водонагреватель мгновенного действия или проточный водонагреватель. Водонагреватель 207 может содержать (см., в частности, фиг.26) основной корпус 207B, выполненный, например, из алюминия, алюминиевого сплава или другого подходящего, теплопроводящего материала. Основной корпус 207B вмещает предпочтительно намотанное по спирали электрическое сопротивление 209, содержащее соединители 209A для соединения с источником питания (не показан). Внутри основного корпуса 207B предпочтительно также расположен намотанный по спирали канал 211 для подачи воды, через который подается насосом вода для варки. Отверстие для впуска холодной воды изображено под ссылочной позицией +A, и отверстие для выпуска горячей воды изображено под ссылочной позицией 211B. Основной корпус 207B имеет внутреннюю полость 207C, через которую проходит канал для дозирования кофе, как будет описано ниже.
На наружной поверхности основной корпус 207B водонагревателя 207 содержит два противоположных выступа 207D, проходящих перпендикулярно к оси основного корпуса 207B. Два выступа 207D могут быть выполнены как одно целое с корпусом 207B, например, при помощи литья. Два выступа 207D образуют элементы для зацепления для соединения водонагревателя 207 с двумя пластинами 205. Выступы 207B образуют элементы зацепления для соединения водонагревателя 207 с двумя пластинами 205. Выступы 207B могут удерживаться в опорах 213, образованных в боковых панелях 205. Пластина 215 может быть соединена с боковыми панелями 205 при помощи винтов 217, зацепляющихся с резьбовыми отверстиями, образованными в выступах 215A упомянутой пластины 215. В некоторых вариантах осуществления пластина 215 образует в центре первый участок варочной камеры, изображенный под ссылочной позицией 215B. Центральный участок 215B пластины 215 может быть воронкообразным и в центре содержит выходное отверстие 215C, из которого дозируется кофейный напиток в дозировочный канал 219, проходящий через полость 207C водонагревателя 207. Пластина 215 находится в механическом контакте с основным корпусом 207B водонагревателя 207, так что водонагреватель 207 фактически находится в тепловом контакте с участком варочной камеры, образованным упомянутой пластиной 215. Теплопроводность от основного корпуса 207B водонагревателя 207 к пластине поддерживает, по меньшей мере, участок варочной камеры при температуре выше температуры окружающего воздуха.
Напротив водонагревателя 207 расположен противоположный уплотнительный элемент. В изображенном варианте осуществления расположено гидравлическое устройство 221. Гидравлическое устройство 221 содержит наружный цилиндр 225, соединенный с помощью упомянутых винтов 223 с боковыми панелями 205. Таким образом, водонагреватель 207, цилиндр 225 гидравлического устройства 221 и боковые панели 205 образуют рамную конструкцию, окружающую варочную камеру.
Варочная камера образована за счет центрального участка 215B пластины 215, поршня 227, образующего часть гидравлического устройства 221, и поворотных держателей 229, зацепленных с возможностью поворота с блоком 231, закрепленной на гидравлическом устройстве 221. Поворотные штифты 233 соединяют держатели 229 с блоком 231. Цилиндрические пружины 234, установленные вокруг поворотных штифтов 233, упруго смещают два держателя 229 в закрытое положение. В упомянутом закрытом положении дистальные концы держателей 229, т.е. концы, противоположные поворотным штифтам 233, упираются друг в друга.
Держатели 229 могут иметь дугообразную форму и, по существу, цилиндрические или усеченные конические внутренние поверхности 229A, форма которых соответствует наружной форме боковой стенки капсулы C. Когда держатели 229 находятся в закрытом положении, их цилиндрические или усеченные конические внутренние поверхности 229A, таким образом, образуют замкнутую поверхность, соответствующую наружной боковой поверхности капсулы C.
Поршень 227 содержит уплотнительную поверхность 227A, обращенную к пластине 215, и предназначен для нажатия на верхнюю поверхность капсулы C. Поршень 227 размещен с возможностью скольжения в цилиндре и выталкивается пружинами 228 сжатия к нижней стороне цилиндра 225. Таким образом, образуется камера для текучей среды под давлением между нижней стороной цилиндра 225 и поверхностью 227B поршня 227, расположенной напротив поверхности 227A.
Следовательно, участок варочной камеры, образованный центральным участком 215B пластины 215, непосредственно соединен с боковыми панелями 205. Пластина 215, боковые панели 205 и гидравлическое устройство 221 образуют замкнутую конструкцию, в которой участки варочной камеры расположены подвижно, и которая окружает варочную камеру. Эти участки могут иметь размеры и быть изготовлены с довольно высокой степенью точности для обеспечения правильной работы варочной камеры, в частности, правильного ее закрытия вокруг капсулы C. Водонагреватель, с другой стороны, может быть соединен с конструкцией также при наличии некоторой величины зазора или люфта. При работе варочного узла варочная камера закрывается, и вода под давлением подается через капсулу C, размещенную в варочной камере. Осевое усилие, созданное за счет давления в варочной камере во время цикла варки, как описано в данном документе ниже, поддерживается рамной конструкцией, образованной корпусом гидравлического устройства 221, боковыми панелями 205 и корпусом водонагревателя 207. Усилие передается корпусу водонагревателя 207 через противоположные выступы 207D. Зазоры или люфты могут быть устранены за счет упругой деформации боковых панелей 205.
Для закрытия варочной камеры текучая среда под давлением проходит через канал 235 в камере для текучей среды под давлением, образованной внутренней поверхностью цилиндра 225 и поверхностью 227B поршня 227. Текучая среда под давлением смещает поршень 227 против действия пружин 228 таким образом, чтобы прижать поверхность 227A к верхней поверхности капсулы C. Текучей средой под давлением может быть холодная вода, подаваемая тем же насосом, который подает воду под давлением в водонагреватель 207, или другим насосом.
Горячая вода, дозируемая водонагревателем 207, проходит через канал 237 в камеру 239 для горячей воды (см., в частности, фиг.28 и 29), образованную в поршне 227. Отверстие соединяет камеру 239 для горячей воды с камерой 241 повышенного давления, которая, в свою очередь, находится в соединении по текучей среде с каналом 243, заканчивающимся на поверхности 227A поршня 227. Откалиброванный клапан 245 закрывает отверстие между камерой 239 и камерой 241 повышенного давления, пока давление в камере 239 для горячей воды не достигнет предварительно установленного значения, например, в диапазоне 8-20 бар.
Работа варочного узла 202 отчетливо показана в последовательности фиг.26 и 27. Когда гидравлическое устройство 221 открыто (фиг.26), т.е., поршень 227 полностью задвинут в цилиндре 225 под действием пружин 228, капсула C может быть вставлена в варочном узле 202. В некоторых вариантах осуществления отработанная капсула C0, использованная в предыдущем цикле варки, все еще удерживается между держателями 229 (см. фиг.26). Следовательно, новая капсула C проталкивается между держателями 229 сверху и заставляет держатели 229 открываться против действия пружин 234. Следовательно, отработанная капсула C0, удерживаемая между держателями 229, освобождается и падает вниз под действием силы тяжести в поддон для сбора отходов (не показан). Новая капсула C проталкивается между держателями 229, которые закрываются вокруг новой капсулы под действием усилия, приложенного пружинами 234.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг.26-32, новая капсула C проталкивается между держателями 229 при помощи поворотного кронштейна 230, соединенного шарниром 232 с неподвижной конструкцией машины (не показана). Поворотный рычаг 230 поддерживает рычаг 236, соединенный шарниром 238 с кронштейн 230. Рычаг 236 в свою очередь содержит два участка 236A, 236B, ориентированных приблизительно под углом 90° друг к другу. Участок 236A образует толкатель, который проталкивает капсулу C между держателями 229. Участок 236B поддерживает ложную капсулу 240 для целей, которые будут объяснены ниже.
При расположении капсулы C между держателями 229 вода под давлением подается через канал 235 для выталкивания поршня 227 к капсуле C, пока передняя поверхность 227A поршня 227 не зацепится с возможностью уплотнения с верхней поверхностью капсулы C. Осевое усилие, приложенное поршнем 227, также заставляет капсулу C прижиматься своей нижней поверхностью к пластине 215, таким образом, зацепляя с возможностью уплотнения капсулу на ней. Следовательно, варочная камера образована поверхностью 227A поршня 227, держателями 229 и пластиной 215. В некоторых вариантах осуществления цилиндрическая или усеченная коническая боковая стенка капсулы C является довольно прочной, чтобы выдерживать внутреннее давление, создаваемой водой, так что не требуются специальные меры для удержания держателей 229 в закрытом положении. В других вариантах осуществления поршень 227 может содержать блокировочные штифты или подобные блокировочные устройства, которые зацепляются с держателями 229, так что любое боковое вспучивание капсулы C вследствие внутреннего давления предотвращено держателями 229, заблокированными в своем закрытом положении упомянутыми блокировочными штифтами.
При закрытии варочной камеры, как показано на фиг.27, горячая вода под давлением выходит из водонагревателя 207 через канал 237 в камере 239. Когда давление достигает давления открытия клапана 245, последний открывается, и горячая вода под давление входит и проходит через капсулу C. Горячая вода под давлением извлекает ароматические вещества из ингредиентов (например, порошка молотого кофе), содержащихся в капсуле, и напиток, приготовленный таким образом, выходит из варочной камеры через отверстие 215C и канал 219. Последний соединен с дозирующим выпускным отверстием для напитка (не показано), из которого дозируется напиток в емкость.
Толкающее усилие, приложенное водой под давлением во время варки к противоположным поверхностям 227A поршня и 215B пластины 215, передается рамной конструкции, образованной водонагревателем 207, боковыми панелями 205 и цилиндром 225 гидравлического устройства 221.
Водонагреватель 207 расположен рядом с варочной камерой, так что длина канала для подачи горячей воды из водонагревателя 207 в варочную камеру уменьшена, таким образом, минимизируя, с одной стороны, тепловые потери и, с другой стороны, количество воды между водонагревателем и варочной камерой, которая понижает температуру напитка, дозируемого во время первого цикла варки после периода простоя в работе варочного узла.
В данном варианте осуществления, кроме того, дозировочный канал 219, из которого дозируется напиток, проходит через пустую полость 207C водонагревателя 207, так что температура напитка поддерживается или, по меньшей мере, понижение температуры ограничено до минимума, таким образом, получая более горячий напиток из дозирующего выпускного отверстия машины. Кроме того, при включении водонагревателя 207 дозировочный канал 219 поддерживается при температуре выше температуры окружающего воздуха даже до осуществления первого цикла варки после включения кофемашины, в которой расположен варочный узел, или после длительного периода простоя в работе. Таким образом, также первый напиток, дозируемый варочным узлом, является относительно горячим.
Вариант осуществления, изображенный на фиг.23-32, предназначен для использования в сочетании с капсулами, имеющими проницаемые верхнюю и нижнюю поверхности, так что средство для перфорации не требуется. В некоторых других вариантах осуществления (не показаны) может быть предусмотрен перфоратор для верхней или нижней поверхности капсулы или для обеих поверхностей.
Как упомянуто выше, кроме того, вариант осуществления на фиг.23-32 содержит ложную капсулу 240, поддерживаемую поворотным кронштейном 230. Ложной капсулой является элемент, имеющий форму, почти соответствующую форме капсулы C, содержащий сквозное отверстие 240A (фиг.26-32). Ложная капсула также может содержать две противоположные выемки 240B, окруженные кольцевыми выступами 240C. Во время нормального цикла варки (фиг.26, 27) ложная капсула 240 удерживается в освобожденном положении, сложенной на нижней поверхности поворотного кронштейна 230, так что она не взаимодействует с варочным узлом 202.
Когда варочный узел нужно подвергнуть циклу промывания или удаления накипи, вода или моющее средство должны циркулировать через гидравлический контур машины, включающий в себя водонагреватель 207, варочную камеру и канал 219 для дозирования кофе. Поскольку варочная камера не уплотнена, любая текучая среда, используемая во время цикла промывания или удаления накипи, будет вытекать и не будет должным образом проходить через контур в дозирующее выпускное отверстие для напитка. За счет вставки ложной капсулы 240 между поверхностью 227A поршня 227 и пластиной 215 и за счет проталкивания поршня 227 к ложной капсуле 240 уплотненный гидравлический контур образуется между поршнем 227 и дозирующим выпускным отверстие для напитка, так что вода или моющее средство могут правильно проходить через него. Ложная капсула 240 немного больше в диаметре, чем обычная капсула C, так что при проталкивании ее между держателями 229, последние удерживаются раздвинутыми (см., в частности, фиг.32), и ложную капсулу 240 можно легко извлечь путем простого подъема поворотного кронштейна 230.
За счет поддержания ложной капсулы 240 на поворотном кронштейне 230, предотвращена потеря ложной капсулы. Кроме того, после завершения цикла промывания или удаления накипи ложная капсула отводится назад из варочного узла 202 и не падает в поддон для использованных капсул под варочным узлом.
Ложная капсула, как описано выше, может использоваться в любом варочном узле, содержащем кронштейн или рычаг, выполненный с возможностью проталкивания капсул в варочный узел.
Таким образом, в соответствии с другим аспектом настоящее изобретение также описывает варочный узел для приготовления напитков, включающий в себя варочную камеру, средство для открытия и закрытия варочной камеры, подвижный элемент, такой как поворотный кронштейн или рычаг, для проталкивания капсулы в варочный узел, причем упомянутый подвижный элемент поддерживает ложную капсулу. Преимущественно, ложная капсула подвижно поддерживается на упомянутом подвижном элементе, так что она может занимать рабочее положение или нерабочее положение относительно подвижного элемента. В нерабочем положении ложная капсула не взаимодействует с варочным узлом. В рабочем положении ложная капсула проходит в варочный узел при замене обычной капсулы. В предпочтительных вариантах осуществления ложная капсула поддерживается поворотным кронштейном, имеющим два участка, образующих между собой угол, такой как 90°. Один участок образует толкатель для капсулы для проталкивания обычных капсул в варочном узле. Другой участок выполнен как одно целое с ложной капсулой.
Вариант осуществления на фиг.33-36
На фиг.33-36 изображен другой вариант осуществления варочного узла в соответствии с настоящим изобретением.
Варочный узел, обозначенный в целом ссылочной позицией 302, содержит неподвижный корпус 310 и блок 312, расположенный сверху упомянутого неподвижного корпуса 310 и закрепленный на нем. Неподвижный корпус 310 и блок 312 установлены в неподвижном положении внутри кофемашины, такой как кофемашина 1 на фиг.22. Корпус 310 включает в себя два участка варочной камеры и вмещает рамную конструкцию, которая окружает варочную камеру, и на которую передаются усилия, создаваемые внутри варочной камеры во время процесса варки.
В некоторых вариантах осуществления рамная конструкция включает в себя две боковые соединительные штанги 311. Каждая соединительная штанга может быть выполнена из металлического листа или любого другого подходящего материала.
Первые концы 311A двух соединительных штанг 311 соединены друг с другом при помощи поперечного вала 313. Противоположные вторые концы 311B соединительных штанг 311 выполнены таким образом, чтобы образовывать соединительный элемент для соединения с водонагревателем 315. В некоторых вариантах осуществления концы 311B соединительных штанг выполнены со сквозным отверстием для обеспечения механического соединения с соответствующими выступами 315A, образованными на наружной поверхности водонагревателя 315.
Две соединительные штанги 311, вал 313 и водонагреватель 315 конструктивно соединены для образования упомянутой рамной конструкции, к которой приложены усилия, создаваемые в варочной камере во время варки. Следовательно, водонагреватель 315 образует элемент конструкции упомянутой рамы.
В некоторых вариантах осуществления водонагреватель 315 содержит основной корпус 315B, например, образованный блоком, выполненный из металла, например, алюминия или сплава на основе алюминия или другого теплопроводящего материала. Выступы 315A предпочтительно образованы на наружной боковой поверхности основного корпуса 315B. Основной корпус 315B может быть выполнен при помощи литья под давлением. Выступы 315A могут быть образованы как одно целое с основным корпусом 315B за один этап изготовления при помощи литья под давлением.
В некоторых вариантах осуществления основной корпус 315B содержит электрическое сопротивление 315C и канал 315D для подачи воды. Как электрическое сопротивление 315C, так и канал 315D для подачи воды могут быть намотаны по спирали вокруг оси корпуса 315B водонагревателя 315. Соединители электрического сопротивления 315D для соединения с сетью питания обозначены ссылочной позицией 316. Входной конец канала 315D для подачи воды соединен при помощи соединительной трубы с водяным насосом (не показан). Выходной конец канала 315D для подачи воды имеет соединитель 318, из которого подается горячая вода под давлением в варочную камеру, как будет раскрыто ниже.
Таким водонагревателем является так называемый водонагреватель мгновенного действия или проточный водонагреватель, т.е. водонагреватель, в котором очень небольшое количество воды содержится в спиралеобразном канале 315D для подачи воды, и, причем электрическое сопротивление 315C является достаточно большим для нагрева воды, в то время как она подается через водонагреватель 315 во время использования. В менее преимущественных вариантах осуществления вместо него может быть использован другой водонагреватель, такой как накопительный бойлер, в котором большее количество горячей воды поддерживается при необходимой температуре за счет меньшего сопротивления.
Что важно, так это то, что только водонагреватель образует элемент конструкции рамы, поддерживающей варочную камеру.
В некоторых вариантах осуществления варочная камера содержит два участка. В варианте осуществления, изображенном на фиг.33-36, варочная камера включает в себя первый участок 321 варочной камеры и второй участок 323 варочной камеры. В некоторых вариантах осуществления первый участок 321 варочной камеры установлен неподвижно относительно рамы, включающей в себя соединительные штанги 311, вал 313 и водонагреватель 315, и рядом с водонагревателем. Предпочтительно, первый участок 321 варочной камеры находится в тепловом контакте с корпусом водонагревателя 315, например, закреплен на водонагревателе 315 или поддерживается водонагревателем 315.
В варианте осуществления, изображенном на фиг.33-36, первый участок 321 варочной камеры размещен в опоре 322, жестко закрепленной на корпусе водонагревателя 315. Опора 322 может быть выполнена как одно целое с корпусом 315B водонагревателя 315, например, она может быть изготовлена с остальной частью корпуса 315B и с выступами 315A за один этап изготовления при помощи формования или литья под давлением. Таким образом, водонагреватель 315 находится в тепловом контакте с участком 321 варочной камеры через упомянутую опору 322. Тепловой контакт означает то, что тепло может передаваться от основного корпуса 315B водонагревателя 315 участку 321 варочной камеры за счет конвекции, так что водонагреватель 315 может поддерживать участок 321 варочной камеры при температуре выше температуры окружающей среды за счет теплопроводности.
Первый участок 321 варочной камеры дополнительно непосредственно соединен с соединительными штангами 311 при помощи винтов, заклепок или других крепежных элементов, изображенных в качестве примера под ссылочной позицией 320. Таким образом, неподвижный участок 321 варочной камеры, соединительные штанги 311 и поперечный вал 313 образуют замкнутую конструкцию, включающую в себя или окружающую варочную камеру. Следовательно, участок 321 варочной камеры соединен с замкнутой конструкцией и, в частности, с соединительными штангами, образующими ее боковые элементы, независимо от водонагревателя 315, выступы 315A которого образуют отдельные крепежные элементы для соединения с упомянутыми соединительными штангами 311.
Участки варочной камеры подвижно размещены в замкнутой конструкции, образованной самим первым участком 321 варочной камеры, соединительными штангами 311 и концевым элементов, образованным поперечным валом 313. Эти элементы могут быть выполнены с достаточной точностью для уменьшения допусков, так что варочная камера работает правильно, например, правильно уплотняет внутренний объем варочной камеры во время процесса варки.
Второй участок 323 варочной камеры является подвижным относительно первого участка 321 варочной камеры в соответствии с двойной стрелкой f323 вдоль направления, по существу, параллельного оси A-A варочной камеры. Более конкретно, второй участок 323 варочной камеры соединен с поперечным валом 313 за счет механической соединительной конструкции, образующей привод ручного управления, выполненный с возможностью управления перемещением второго участка 323 варочной камеры, как будет описано более подробно ниже.
Один или оба упомянутых участка варочной камеры могут содержать средство перфорации для перфорации капсулы C, содержащей ингредиенты для приготовления кофейного напитка или любого другого продукта питания путем заваривания.
В варианте осуществления, изображенном на чертежах, подвижный участок 323 варочной камеры содержит перфораторы 325, проходящие через отверстия, образованные в дисковом элементе 327, расположенном с возможностью скольжения на подвижном участке 323 варочной камеры. Дисковый элемент 327 содержит уплотнительное кольцо 329, совместно действующее с кольцевой кромкой противоположного неподвижного участка 321 варочной камеры. Когда варочная камера закрыта, и начинается цикл варки, горячая вода, выходящая из водонагревателя 315 и выходящая из соединителя 318, проходит в варочную камеру через канал 324 от стороны подвижного участка 323 варочной камеры. Гибкая трубка 318A соединяет канал 324 и соединитель 318, обеспечивая закрывающее и открывающее перемещение двух участков варочной камеры. Горячая вода под давлением проходит через отверстия, образованные в дисковом элементе 327 и входит в капсулу C через отверстия, пробитые на верхней поверхности капсулы перфораторами 325.
Пружины (не показаны) выталкивают дисковый элемент 327 из нижней части кожуха, образованного наружной, по существу, цилиндрической стенкой подвижного участка 323 варочной камеры, таким образом, чтобы удалить капсулу C с перфораторов 325 после завершения варки.
Неподвижный участок 321 варочной камеры имеет чашеобразную форму, и рядом с его нижней частью может быть расположена пластина 331, которая содержит перфорирующие выступы 333. Выступы 333 содержат отверстия, так что напиток, извлеченный из ингредиентов, содержащихся в варочной камере, выходит из варочной камеры через отверстия, проходящие вдоль выступов 333, и дозируется через дозировочный канал 334.
По существу, цилиндрический полый элемент 335 может быть размещен внутри выемки для варки подвижного участка 323 варочной камеры. Цилиндрический полый элемент 335 может содержать внутреннюю стенку 335A, имеющую форму, соответствующую форме наружной боковой поверхности капсулы C, в проиллюстрированном примере приблизительно усеченную коническую форму. Полый элемент 335 упруго смещается пружиной 337, расположенной между цилиндрическим полым элементом 335 и нижней частью неподвижного участка 321 варочной камеры. Упомянутый цилиндрический полый элемент 335 выполняет функцию выталкивателя для выталкивания капсулы C из внутренней части неподвижного участка 323 варочной камеры после варки.
Дозировочный канал 334, из которого дозируется напиток, проходит через корпус 315B водонагревателя 315. Предпочтительно, корпус 315B водонагревателя 315 является полым в осевом направлении, как показано под ссылочной позицией 315E и имеет переднее сквозное отверстие 315F, так что дозировочный канал 334 может быть соединен с дозирующим выпускным отверстием 5A машины, в которой расположен варочный узел.
Эта конкретная конструкция обеспечивает то, что дозировочный канал 334 нагревается и доводится до температуры выше температуры окружающей среды даже до осуществления первого цикла варки. Нагрев дозировочного канала 334 обеспечивается за счет тепловой конвекции от водонагревателя 315. Непосредственный контакт между неподвижным участком 321 варочной камеры и корпусом 315B водонагревателя 315 является таким, что больший из двух участков варочной камеры нагревается одним и тем же сопротивлением, которое нагревает воду для варки до начала цикла варки. Обе меры приводят к горячему напитку, уже дозируемому от самой первой порции напитка, дозируемой варочным узлом 302.
Использование двух перфораторов для перфорации нижней поверхности и верхней поверхности капсулы C не обязательно. Однако, наличие двух перфораторов позволяет использовать уплотненные капсулы, выполненные из пластмассы, металлического листа или другого подходящего материала. Возможность исключения одного или другого или двух перфораторов не исключена, например, когда используются капсулы, которые открываются под действием давления воды на наружной стороне и/или давления напитка внутри капсулы, или когда используются капсулы, которые имеют одну или обе противоположные поверхности, содержащие водопроницаемую область, например, закрытые нетканым материалом или фильтром, выполненным из бумаги или другого проницаемого материала.
В то время как неподвижный участок 321 варочной камеры неподвижно поддерживается на соединительных штангах 311, подвижный участок 323 варочной камеры поддерживается с возможностью скольжения внутри рамы, образованной первым участком 321 варочной камеры, соединительными штангами 311 и валом 313. Более конкретно, подвижный участок 323 варочной камеры может содержать пары выступающих вбок штифтов 323A, которые зацеплены с возможностью скольжения с прорезями 310A наружного корпуса 310. Штифты 310A имеют удлиненное поперечное сечение, так что пара таких штифтов является достаточной для беспрепятственного направления подвижного участка 323 варочной камеры, предотвращая его наклон.
Перемещение подвижного участка 323 варочной камеры управляется коленчатым валом 341, соединенным шарнирно вокруг вала 313 и поворачиваемым вокруг шарнира 343 с соответствующей парой штанг 347. Штанги, в свою очередь, соединены шарниром 348 с подвижным участком 323 варочной камеры. Перемещение участка 323 варочной камеры может управляться при помощи соединительной штанги 349, соединенной шарниром 343 на оси поворота, которая соединяет коленчатый вал 341 и штанги 347. Соединительная штанга 349, в свою очередь, поворачивается вокруг шарнира 350 с рычагом 356 управления, зацепленного с возможностью поворота вокруг шарнира 357 с корпусом 310.
Вращение рычага 356 управления вокруг шарнира 357 в соответствии с двойной стрелкой f356 вызывает вращение коленчатого рычага 341 вокруг вала 313. Вращательное движение коленчатого рычага 341 преобразуется соединением 341-347 коленчатого рычага-штанги в поступательное движение подвижного участка 323 варочной камеры.
Другие типы приводных механизмов могут быть использованы для управления закрытием и открытием варочной камеры. Например, может использоваться электродвигатель или гидравлический или пневматический привод, который действует, например, на вал, управляющий перемещением коленчатого рычага 341.
В соответствии с вариантом осуществления, изображенном на фиг.33-36, капсула C вставляется в варочную камеру под действием силы тяжести. Для этой цели отверстие или прорезь 360 образована на верхней поверхности 312A блока 312. Капсула C принудительно падает в соответствии со стрелкой F (фиг.34) через отверстие или прорезь 360.
Когда варочная камера находится в своем открытом положении (фиг.33, 34), подвижный отклоняющий элемент 363, шарнирно соединенный при помощи штифта 361 с верхним блоком 312, расположен под упомянутым отверстием 360. Поворотный штифт 361 предпочтительно параллелен валу 313 и осям поворота передаточных элементов 356, 349, 347, 341, описанных выше, и перпендикулярен к направлению f323 закрывающего и открывающего перемещения варочной камеры.
Как объяснено более подробно ниже, подвижный отклоняющий элемент 363 стремится направить и отклонить капсулу C к внутренней части неподвижного участка 321 варочной камеры и способствует выгрузке, т.е. выталкиванию использованной капсулы C после варки.
Вращательное движение в соответствии с двойной стрелкой f363 подвижного отклоняющего элемента 363 вокруг штифта 361 может передаваться предпочтительно рычагом 356. В проиллюстрированном варианте осуществления это движение обеспечивается при помощи соединительного элемента между рычагом 356 управления и подвижным отклоняющим элементом 363. Соединительный элемент может содержать пару соединительных штанг 368, поворачиваемых вокруг шарнира 368A с рычагом 356 управления и вокруг шарнира 368B с выступающей частью 363A подвижного отклоняющего элемента 363. Следовательно, вращательное движение рычага 356 управления вызывает также поворот подвижного отклоняющего элемента 363. Последний может занимать два крайних положения, изображенных на фиг.34 и 36, соответственно, соответствующих открытому положению и закрытому положению варочной камеры, соответственно.
В первом положении подвижный отклоняющий элемент 363 расположен под отверстием или прорезью 360, так что капсула C, вставленная через прорезь 360, отклоняется подвижным отклоняющим элементом 363 к неподвижному участку 321 варочной камеры. Во втором положении (фиг.36) подвижный отклоняющий элемент 363 расположен над варочной камерой. Перемещение подвижного отклоняющего элемента 363, управляемого рычагом 356, осуществляется постепенно, так что подвижный отклоняющий элемент 363 перемещается от траектории подвижного участка 323 варочной камеры до закрытия варочной камеры, так чтобы не препятствовать закрывающему перемещению.
Работа описанного уже варочного узла описана ниже. На фиг.33 и 34 варочный узел 302 открыт. Отверстие 1360 доступно для вставки капсулы C в варочный узел. Капсула C падает под действием силы тяжести в варочный узел 102, достигая положения, изображенного сплошной линией на виде в разрезе на фиг.34. Во время своего падения капсула C достигает подвижного отклоняющего элемента 363 с желобом и, таким образом, останавливается. Подвижный отклоняющий элемент 363 находится в таком положении, что капсула C при столкновении с подвижным отклоняющим элементом 363 отклоняется своей нижней частью к выемке для варки, образованной во внутренней части неподвижного участка 321 варочной камеры. Капсула C удерживается в этом положении, пока варочный узел не будут закрыт, действуя на рычаг 356 управления, упираясь своей верхней поверхностью в подвижный отклоняющий элемент 363 и боковой поверхностью в кромку неподвижного участка 321 варочной камеры.
При перемещении рычага 156 управления вниз варочная камера закрывается (фиг.35, 36). Во время закрывающего перемещения подвижный отклоняющий элемент 363 постепенно поднимается и освобождает область, в которой перемещается подвижный участок 323 варочной камеры, приближаясь к неподвижному участку 321 варочной камеры. Подъемное поворотное движение вокруг штифта 361 управляется рычагом 356 управления через штанги 368.
В закрытом положении фланец F капсулы C зацеплен с возможностью уплотнения между кромкой неподвижного участка 323 варочной камеры и уплотнением 329 подвижного участка 323 варочной камеры. Выступы перфораторов 325 и 333 соответственно проходят через верхнюю поверхность и нижнюю поверхность капсулы C, обеспечивая прохождение горячей воды под давлением через капсулу и ингредиенты, содержащиеся в ней, для извлечения ароматичных веществ для приготовления напитка.
Осевое усилие, создаваемое на двух участках 321, 323 варочной камеры за счет давления воды во время варки, приложено к рамной конструкции, образованной водонагревателем 315, соединительными штангами 311 и поперечным валом 313. Первый участок 321 варочной камеры проталкивается под давлением воды к водонагревателю, находящемуся рядом с упомянутым первым участком 321 варочной камеры и в контакте с ним. Возможные зазоры или люфты между элементами замкнутой конструкции и водонагревателя 315 устраняются за счет упругой деформации, в частности, соединительных штанг. Следовательно, корпус водонагревателя 315 поддерживает усилие, создаваемое давлением воды на кожух конструкции, вмещающую варочную камеру.
При завершении цикла варки за счет обратного вращательного движения рычага 356 управления варочная камера 321, 323 снова открыта. Подвижный отклоняющий элемент 363 выталкивается вниз штангами 368 таким образом, что бы толкать капсулу C. Последняя выталкивается или, по меньшей мере, частично удаляется из выемки неподвижного участка 321 варочной камеры под действием упругого усилия, приложенного пружинами 337 к полому элементу 335, таким образом, предотвращая то, чтобы капсула C оставалась внутри неподвижного участка 321 варочной камеры. Усилие, приложенное к верхней стороне капсулы C подвижным отклоняющим элементом 363, предотвращает то, чтобы капсула C могла оставаться сцепленной с подвижным участком 323 варочной камеры. Таким образом, использованная капсула C надежно удаляется под действием силы тяжести.
Хотя раскрытые варианты осуществления объекта изобретения, описанного в данном документе, показаны на чертежах и полностью описаны выше конкретно и подробно вместе с примерами осуществления, специалисты в данной области техники должны понимать, что возможны многие модификации, изменения и исключения, по существу, без отхода от новых идей, принципов или понятий, изложенных в данном документе, и преимуществ объекта изобретения, перечисленных в прилагаемой формуле изобретения. Следовательно, надлежащий объем раскрытых усовершенствований должен быть определен только за счет самого полного толкования прилагаемой формулы изобретения для осуществления всех таких модификаций, изменений и исключений. Слово «содержащий» не исключает наличие элементов или этапов отличных от элементов или этапов, перечисленных в пункте формулы изобретения. Слова “a” или “an” перед элементом не исключает наличие множества таких элементов. В формуле изобретения на устройство, перечисляющей несколько средств, некоторые из этих средств могут быть осуществлены за счет одного или одного и того же элемента конструкции. Сам по себе тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения не указывает на то, что сочетание этих мер не может быть использовано для обеспечения преимущества.