УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА
BEVERAGE PREPARATION DEVICE

Изобретение относится к устройству для приготовления напитка из вещества, содержащегося в капсуле с кольцевым фланцем, с помощью жидкой среды.
Устройства подобного типа используются на протяжении длительного времени, например, для приготовления кофе или чая. Капсулы могут быть относительно жесткими чашеобразными контейнерами, изготовленными, например, из пластика или алюминия, включая многослойные материалы. Между тем, форма индивидуальной упаковки с кольцевым фланцем может быть иной, например, в виде плоских контейнеров.
Подобные капсулы раскрыты, например, в документах ЕР 1500357 и ЕР 1944248. Описанные в этих документах капсулы имеют основной корпус с предпочтительно осесимметричной емкостью и фланцеобразным ободком, примыкающим к упомянутой емкости. Емкость герметично закрыта пленкой или фольгой для герметичной упаковки продукта, причем упомянутая пленка или фольга приварена к ободку либо крепится иным образом в зависимости от материала.
Кроме того, например, в документах ЕР 1757212 или WO 2008/004116 раскрыты устройства, в которых капсула удерживается в промежуточном положении между двумя частями камеры при помощи установочного блока, прежде чем упомянутые части камеры для осуществления процесса заваривания смыкаются. В обоих случаях боковые направляющие профили проходят в направлении смыкания частей камеры, вследствие чего эти две части камеры могут герметично прижиматься друг к другу. Когда части камеры разомкнуты, капсула падает под действием силы тяжести, при этом установочный блок не препятствует процессу падения. Существенным недостатком подобных направляющих профилей является то, что приходится использовать большое количество подвижных деталей, что приводит к усложнению и удорожанию конструкции. Кроме того, для бокового перемещения требуется пространство, поэтому компактное исполнение становится труднодостижимым.
Задачей изобретения является создание устройства такого же типа, которое проще в плане функциональности и исполнения. В таком устройстве должно быть минимальное количество подвижных частей, при этом оно должно быть надежным в эксплуатации. Конструкция должна обеспечивать низкую производственную себестоимость и компактность исполнения. Кроме того, при освобождении капсулы из установочного блока на кольцевой фланец капсулы, по возможности, не должны воздействовать никакие усилия, либо может воздействовать лишь минимальное усилие, поскольку деформация фланца может негативно влиять на герметичность заварочной камеры. При деформации фланца удаление использованной капсулы после процесса заваривания может быть затруднено.
Указанная задача решается в устройстве, охарактеризованном признаками пункта 1 формулы изобретения.
Асимметричная конструкция двух противоположных направляющих частей, одна из которых является поворачивающей направляющей, а другая - расцепляющей направляющей с вырезом, позволяет освобождать капсулу из установочного блока чрезвычайно легко, без использования перемещающихся вбок деталей и практически без приложения каких-либо ощутимых усилий к кольцевому фланцу. Капсула, которая свободно удерживается в установочном блоке, при смыкании частей камеры перемещается по извилистой траектории в результате воздействия на нее одной из частей камеры, при этом подобное перемещение по извилистой траектории можно по существу разделить на два этапа. На первом этапе капсула частично поворачивается относительно поворачивающей направляющей из промежуточного положения, освобождаясь при этом из расцепляющей направляющей. При этом капсула устанавливается под определенным острым углом относительно направления смыкания или вертикальной плоскости установки. На втором этапе капсула совершает боковое перемещение, при этом она освобождается из поворачивающей направляющей и возвращается в положение, в котором ее продольная ось вновь проходит примерно параллельно направлению перемещения частей камеры.
Наиболее предпочтительно поворачивающая направляющая выполнена таким образом, что она позволяет капсуле поворачиваться или наклоняться под углом от 0 до 45° относительно вертикальной плоскости вставки. Однако даже поворота менее чем на 15°, в целом, достаточно. В этом случае поворачивающая направляющая обеспечивает подобное вращательное движение за счет наличия в ней направляющей канавки, имеющей примерно V-образную форму или примерно U-образную форму в сечении, по меньшей мере в области промежуточного положения. В зависимости от угла раскрытия канавки, при повороте обеспечивается наклон под относительно малым или относительно большим углом наклона. Между тем, как вариант или как дополнение, направляющая канавка также может иметь гибкий участок стены в области промежуточного положения, вследствие чего направляющая канавка может расширяться с целью поворота или наклона капсулы.
Две направляющие части предпочтительно выполнены таким образом, чтобы у своего нижнего торца они образовывали опору для фланца с целью удержания капсулы в промежуточном положении. Между тем, также допустимо, чтобы в промежуточном положении капсула опиралась на отдельный элемент, который не сопряжен с направляющими секциями.
Одна из частей камеры предпочтительно неподвижно закреплена на раме, а другая часть камеры установлена на раме с возможностью перемещения. Между тем, также допустимо, чтобы две части камеры были установлены подвижно, а также, чтобы упомянутые части камеры перемещались в направлении друг к другу с целью достижения сомкнутого положения. В этом случае наиболее предпочтительно, чтобы установочный блок был сопряжен с подвижной частью камеры, либо с одной из подвижных частей камеры. В этом случае установочный блок будет перемещаться вместе с сопряженной частью камеры. Между тем, само собой разумеется, также допустимо, чтобы установочный блок был выполнен относительно неподвижным.
Неподвижно установленная часть камеры предпочтительно имеет форму держателя капсулы с полостью для вмещения капсулы, а подвижная часть камеры предпочтительно имеет форму запирающего элемента для закрытия полости. Между тем, в зависимости от конструкции капсулы полость также может быть в каждой из обеих частей камеры, в этом случае они имеют примерно симметричную конструкцию.
Размеры держателя капсулы и установочного блока предпочтительно выбираются таким образом, чтобы две направляющие секции могли выталкиваться поверх держателя капсулы с обеих сторон при закрытии полости. За счет этого капсула может быть установлена в полости наиболее предпочтительным образом, прежде чем две части камеры будут герметично прижаты друг к другу.
С целью упрощения извлечения капсулы после повторного открытия заварочной камеры особенно важно, чтобы одна из частей камеры была оснащена пружиной, которая может сжиматься в сомкнутом положении при вставке капсулы. Сразу после ослабления усилия смыкания и повторного разведения частей камеры друг от друга капсула удаляется при помощи пружины. Упомянутая пружина предпочтительно является геликоидальной пружиной сжатия.
Извлечению капсулы может дополнительно способствовать установочный блок, оснащенный средством извлечения, при помощи которого капсула может извлекаться из одной из частей камеры за ее фланец. Это гарантирует, что капсула не будет оставаться в одной из частей камеры из-за избыточной адгезионной силы или из-за разрежения. Средство извлечения может быть клиновым выступом, который расположен снизу углубления на расцепляющей направляющей. Упомянутый клиновой выступ предпочтительно имеет набегающую поверхность, которая наклонена в направлении плоскости вставки, а также извлекающую поверхность, которая расположена примерно в плоскости вставки. Набегающая поверхность позволяет немного приподнять капсулу из расцепляющей направляющей после освобождения края капсулы, а, соответственно, извлекающая поверхность может зацепляться с краем капсулы во время размыкающего движения.
Наиболее предпочтительно поворачивающая направляющая имеет наклонную направляющую, которая заставляет капсулу совершать боковое перемещение, когда она высвобождается из поворачивающей направляющей на втором этапе перемещения. Это гарантирует, что фланец капсулы не останется в направляющей канавке поворачивающей направляющей, а будет вытолкнут в боковом направлении наклонной направляющей. За счет этого капсула возвращается в нормальное положение относительно двух частей камеры. Боковому перемещению может дополнительно способствовать наклонная поверхность, имеющаяся у расцепляющей направляющей в области углубления. Подобная наклонная поверхность не позволяет фланцу капсулы упираться в расцепляющую направляющую во время бокового возвратного движения.
Одна из частей камеры оказывает воздействие на капсулу для того, чтобы заставить ее двигаться по извилистой траектории, а следовательно, с целью высвобождения упомянутой капсулы из установочного блока. С этой целью упомянутая часть камеры может иметь элемент, сопряженный лишь с ней. Наиболее предпочтительно, чтобы воздействие на упомянутую капсулу осуществлялось сжимаемой пружиной, которая одновременно с этим способствует извлечению капсулы из полости. Дополнительным преимуществом этого является то, что как только пружина соприкасается с капсулой, давление начинает постепенно увеличиваться до тех пор, пока, наконец, не начнется движение по извилистой траектории. Это дополнительно снижает вероятность повреждения капсулы.
Дополнительные особенности и преимущества изобретения станут более понятны из дальнейшего описания примера его осуществления со ссылкой на чертежи.
На фиг.1 показано устройство согласно изобретению в разомкнутом положении с капсулой в промежуточном положении, вид в перспективе;
на фиг.2 - детали разомкнутой камеры перед установкой капсулы, вид в перспективе;
на фиг.3 - то же, при нахождении капсулы в промежуточном положении;
на фиг.4 - то же, в продольном разрезе;
на фиг.5 - то же, во процессе смыкания;
на фиг.6 - то же, во время первого этапа перемещения, когда фланец отцеплен от расцепляющей направляющей,
на фиг.7 - то же, во время второго этапа перемещения, когда фланец отцеплен от поворачивающей направляющей;
на фиг.8 - части камеры, герметично прижатые друг к другу;
на фиг.9 - то же, во время перемещения обратно в разомкнутое положение;
на фиг.10 - то же, во время извлечения капсулы;
на фиг.11 - поворачивающая направляющая, вид сбоку в перспективе;
на фиг.12 - расцепляющая направляющая, вид сбоку в перспективе;
на фиг.13 - часть расцепляющей направляющей, показанной на фиг.12, в области углубления, вид в увеличенном масштабе;
На фиг.14 - расцепляющая направляющая, изображенная на фиг.12, вид в перспективе сбоку с другой стороны.
Как показано на фиг.1, устройство, обозначенное в целом позицией 1, содержит раму 12, на которой неподвижно закреплен держатель 4 капсулы. На раме с возможностью перемещения установлен запорный элемент 5, который может герметично прижиматься к держателю 4 капсулы. В изображенном открытом положении капсула 2 с кольцевым фланцем 3 удерживается в промежуточном положении между держателем 4 и запорным элементом 5 при помощи установочного блока 6.
На раме 12 установлен рабочий рычаг 17, который может поворачиваться вокруг оси 18 для перемещения запорного элемента 5 и приложения запирающего усилия. Рабочий рычаг соединен с коротким рычагом 19, конец которого шарнирно соединен с парой соединительных элементов 20, шарнирно соединяющих запорный элемент 5 с концом короткого рычага 19. Когда рабочий рычаг 17 поворачивается в направлении стрелки «а», запорный элемент 5 и установочный блок 6, неподвижно соединенный с запорным элементом, очевидно, перемещаются по направлению к держателю 4 капсулы в направлении стрелки «b». Готовый напиток может выдаваться через выпускной патрубок 22 заварочной камеры. Работа механизма перемещения известна специалистам в данной области техники и поэтому не будет рассматриваться более подробно. Размещение устройства 1, например, в кофе-машине, содержащей другие элементы, например резервуар с водой, насос, проточный нагреватель, средство управления и т.п., также известно.
На фиг.2 и 3 показаны детали устройства согласно изобретению. Держатель 4 капсулы изображен на этих фигурах схематически. Установочный блок 6 содержит поворачивающую направляющую 7 и расцепляющую направляющую 8. Обе направляющие выполнены в виде щек и расположены по обеим сторонам запорного элемента 5. На запорном элементе 5 показаны пробивные элементы 23, которые используются для прокалывания пленки или фольги капсулы 2, прикрепленной к кольцевому фланцу 3. Установочный блок 6 в то же время образует направляющую каретку 21, которая направляет это средство по прямой линии.
Капсула 2 вставляется кольцевым фланцем 3 в направляющие канавки 10, а затем под действием силы тяжести проскальзывает в промежуточное положение, показанное на фиг.3. В этом положении капсула удерживается участками фланца 3, расположенными диаметрально противоположно друг другу. При этом фланец находится на определенном расстоянии от концов пробивных элементов 23. Понятно, что в открытом положении держатель 4 капсулы должен так отводиться от направляющих канавок 10, чтобы капсула 2 могла беспрепятственно оказываться в конечном положении. В данном случае фланец 3 расположен в вертикальной плоскости, которая проходит через две направляющие канавки 10. Для обеспечения определенного центрирующего эффекта направляющие канавки 10 сужаются сверху вниз. Конструкции поворачивающей направляющей 7 и расцепляющей направляющей 8 асимметричны, как это будет более подробно рассмотрено ниже. Нижний конец каждой направляющей канавки имеет форму опоры 11 для удержания капсулы 2 за ее фланец в промежуточном положении.
Детали поворачивающей направляющей 7 и расцепляющей направляющей 8 будут рассмотрены со ссылкой на фиг.11-14 перед рассмотрением последовательности отдельных перемещений. Как показано на фиг.11, наклонная направляющая 15, которая соответствует внешнему радиусу фланца и которая наклонена наружу от направляющей канавки 10, примыкает к этой направляющей канавке 10 в области промежуточного положения капсулы. Назначение этой наклонной направляющей будет рассмотрено более подробно ниже.
Расцепляющая направляющая 8, изображенная на фиг.12, также имеет направляющую канавку 10, конструкция которой в верхней части идентична конструкции направляющей канавки 10 в поворачивающей направляющей 7. Однако в нижней части, в области промежуточного положения капсулы, имеется вырез 9, открывающий направляющую канавку 10 на ее стороне, отличной от основания канавки. Хотя вырез 9 также соответствует внешнему радиусу фланца капсулы, он выполнен таким образом, чтобы с его помощью можно было вытолкнуть фланец капсулы из промежуточного положения. К вырезу 9 непосредственно примыкает наклонная поверхность 16, позволяющая фланцу капсулы далее осуществлять боковое перемещение сразу же после прохождения выреза 9 так, чтобы упомянутый фланец капсулы ни за что не задевал.
Дополнительной особенностью расцепляющей направляющей 8 является наличие клинового выступа 14 снизу выреза 9 в области опоры 11. Такой клиновой выступ имеет набегающую поверхность 24, которая наклонена относительно горизонтальной или вертикальной загрузочной плоскости, а также извлекающую поверхность 25, которая проходит примерно параллельно загрузочной плоскости или направляющей канавке 10. Когда фланец капсулы проталкивается через вырез 9, он немного поднимается на набегающей поверхности 24, перед тем как он опустится вновь после прохождения извлекающей поверхности. Когда части камеры находятся в открытом положении, извлекающая поверхность 25 образует упор, который сцепляется с фланцем капсулы и вытягивает упомянутый фланец из держателя 4 капсулы.
Последовательность перемещения частей камеры и капсулы описана со ссылками на фиг.4-10. Как показано на фиг.4, держатель 4 капсулы образует полость 26, форма которой примерно совпадает с формой капсулы 2. Пробивные элементы 23, которые прокалывают основание капсулы 2 при закрытии камеры, расположены на основании полости. На основании полости также расположена винтовая пружина 13 сжатия, которая сжимается после установки капсулы и способствует извлечению капсулы после завершения процесса заваривания. На запирающем элементе 5 расположено кольцевое уплотнение 27, обеспечивающее герметичное закрытие заварочной камеры.
На фиг.4 капсула показана в промежуточном положении перед началом движения запирания. В этом положении продольная центральная ось капсулы примерно совпадает с продольной центральной осью 29 двух частей камеры. Кольцевой фланец 3 капсулы поддерживается поворачивающей и расцепляющей направляющими 7 и 8, но удерживается только последней.
На фиг.5 запирающий элемент 5 уже переместился на некоторое расстояние по направлению стрелки «b» к держателю 4 капсулы. Положение капсулы 2 относительно поворачивающей и расцепляющей направляющих 7 и 8 пока не изменилось, однако капсула уже частично вошла в полость 26.
На фиг.6 основание капсулы 2 касается конца пружины 13, воздействующего на капсулу 2 с усилием в направлении стрелки «b» против запирающего усилия. Поскольку фланец 3 капсулы по-прежнему прочно удерживается поворачивающей направляющей 7, но может пройти углубление 9 у расцепляющей направляющей 8, капсула слегка поворачивается вокруг поворачивающей направляющей 7. В результате этого во время первого этапа перемещения капсула оказывается в наклонном положении под углом α относительно продольной центральной оси 28.
На фиг.7 основание капсулы 2 по-прежнему соприкасается с концом винтовой пружины 13 сжатия. По мере того как запирающий элемент 5 продолжает перемещаться по направлению стрелки «b», наклонная направляющая 15 обеспечивает боковое перемещение капсулы в направлении по стрелке «с», вследствие чего фланец 3 также освобождается из поворачивающей направляющей 7. Такому боковому перемещению способствует наклонная поверхность 16 на расцепляющей направляющей 8. Теперь запирающий элемент 5 приблизился к держателю 4 капсулы таким образом, что освобожденная капсула больше не может упасть.
В закрытом положении S, показанном на фиг.8, части камеры 4 и 5 герметично прижимаются друг к другу, так что снаружи фланца расположено кольцевое уплотнение 27. Пробивные элементы 23 прокололи основание и крышку капсулы 2, вследствие чего, например, горячая вода может проходить через капсулу (на фиг.8 не показано). Расстояние между поворачивающей направляющей 7 и расцепляющей направляющей 8 выбирается таким образом, чтобы в сомкнутом положении S держатель 4 капсулы мог помещаться между двумя этими направляющими.
Как показано на фиг.9, после процесса заваривания запирающий элемент 5 отводится от держателя 4 капсулы также по направлению стрелки «d». Сразу после того, как пробивные элементы 23 на запирающем элементе 5 отходят от капсулы 2, винтовая пружина сжатия, установленная на основании полости, прикладывает усилие к капсуле 2 по направлению стрелки «d». Кроме того, вышеупомянутый клиновой выступ зацепляется за заднюю поверхность фланца 3 и вытягивает капсулу из полости.
На фиг.10 показано, что запирающий элемент 5 вновь достиг открытого положения О, а капсула 2 больше не удерживается между поворачивающей и расцепляющей направляющими 7 и 8, и при отсутствии опоры она может падать в накопительную емкость.