СИСТЕМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ КАРТРИДЖА
CARTRIDGE POSITIONING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе, содержащей картридж и устройство экстракции содержимого картриджа, в которое может быть вставлен картридж и в котором производится экстракция его содержимого, и из которого он может быть удален. Данное экстракционное устройство может применяться в устройстве для приготовления напитков.
В настоящем описании под термином "напиток" мы будем подразумевать любой жидкий пищевой продукт, такой как чай, кофе, горячий или холодный шоколад, молоко, суп, детское питание и т.д. Под картриджем подразумевается любая содержащая предварительно дозированный ингредиент мягкая или гибкая емкость, такая как пакетики, и изготовленная из любого материала, подлежащего или не подлежащего вторичной переработке, поддающегося или не поддающегося биологическому разложению, такого как алюминий или пластик, в частности алюминиевые банки или алюминиевые капсулы.
Уровень техники
Одна из проблем, с которыми приходится сталкиваться при работе с системами, в которых применяются картриджи с ингредиентами, заключается в оперировании картриджем в экстракционном устройстве и закрытии последнего вокруг картриджа с целью осуществления процесса экстракции содержимого картриджа с последующим надлежащим удалением картриджа из экстракционного устройства. Как правило, картридж необходимо установить на опоре картриджа или в корпусе, после чего вручную или автоматически производится закрытие устройства вокруг картриджа.
Очень важно правильно позиционировать картридж, так чтобы устройство надлежащим образом закрылось вокруг картриджа и образовало хорошее уплотнение для формирования надлежащих условий для экстракции содержимого. Неправильная установка картриджа может привести к его повреждению, что может повлиять на условия экстракции содержимого.
Для герметизации устройства вокруг картриджа с целью обеспечения правильной экстракции содержимого путем пропускания жидкости под давлением через картридж без возникновения нежелательных утечек, закрывание устройства вокруг картриджа должно происходить с высоким уровнем точности. Расстояние закрытия механических закрывающих механизмов таких устройств обычно настраивается вручную в процессе изготовления устройства для получения требуемого уровня точности. Загрузка капсулы также должна быть простой, без проб и ошибок, чтобы обеспечить правильное позиционирование капсулы в устройстве. Кроме того, загрузка должна быть как можно более быстрой и не требующей выполнения излишних операций. В документе WO 2005/004683 раскрывается капсульное заварочное устройство, содержащее: первую часть; вторую часть, перемещаемую относительно первой части; корпус для капсулы, определяющий в закрытом положении подвижной части относительно неподвижной части положение экстракции содержимого капсулы по оси указанного корпуса; вставляющую и позиционирующую часть, содержащую средства для направления капсулы, устроенную таким образом, чтобы вставка капсулы осуществлялась под действием силы тяжести, и чтобы указанная капсула устанавливалась в промежуточное положение; систему разлива напитка; причем вторая подвижная часть устроена таким образом, чтобы перемещать капсулу из промежуточного положения в положение экстракции содержимого, когда устройство находится в закрытом состоянии. В документе EP 1721553 раскрывается заварочный блок для устройств приготовления кофе, в которых используются капсулы. Заварочный блок содержит переднюю часть с каналом для наливания напитка и заднюю часть с каналом для подачи горячей воды. Передняя часть и задняя часть смонтированы между двумя расположенными напротив друг друга ступенчатыми направляющими элементами. Переднюю часть перемещают между этими направляющими, чтобы прижать ее к задней части, так чтобы образовать с задней частью заварочную камеру, в которую вставляют капсулу для экстракции, в результате чего перед передним элементом между направляющими элементами остается незаполненный объем. В документе EP 1659547 раскрывается устройство для приготовления напитков из экстракта, в частности, для приготовления кофе эспрессо. Данное устройство содержит инфузионную камеру в заварочном блоке, который имеет подвижную переднюю часть с возвратной пружиной и разливной канал, проходящий сквозь внешний корпус узла. Подвижная передняя часть взаимодействует с задней частью, которая может перемещаться в корпусе и прижиматься к подвижной передней части, сжимая при этом возвратную пружину, в результате чего разливной канал скользит через внешний корпус устройства. Контейнер поступает сквозь внешний корпус в инфузионную камеру по жесткому каналу подачи, а затем передается в инфузионную камеру с помощью внешней втулки на подвижной задней части заварочного блока, которая снабжена эксцентриковой направляющей для перемещения задней части. Данное устройство имеет несколько недостатков. Перемещение контейнера должно происходить во время закрытия заварочной камеры, и это может приводить к застреванию контейнера, а также усложняет конструкцию средств удержания контейнера. Кроме того, открытие и закрытие заварочной камеры включает одновременно линейное перемещение подвижной задней части в корпусе и разливного канала внутри корпуса, что увеличивает риск чрезмерного направления и смятия или неправильного выравнивания различных деталей, линейно перемещающихся относительно друг друга. Жидкостная система содержит подвижный узел, который делает сборку жидкостной системы более сложной. При извлечении содержимого заварочный блок повторно открывается для удаления контейнера, и находящаяся под давлением вода в инфузионной камере может вырваться наружу за пределы корпуса. Кроме того, когда разливной канал находится во втянутом положении, в устройстве остается незанятый объем между передним элементом и корпусом.
В документах US 3,260,190 и WO 2005/072574 раскрывается устройство для приготовления кофе со съемным лотком для установки в нем кофейного контейнера. Лоток может задвигаться горизонтально внутрь устройства для приготовления кофе и подниматься вверх к устройству инжектирования воды. В документе WO 2006/023309 раскрывается устройство для приготовления кофе с подвижным лотком, служащим для введения картриджа с кофе в устройство. Данный лоток перемещается между своим открытым и закрытым положениями и имеет две картриджные полуформы, шарнирно установленные напротив друг друга и образующие заварочную камеру, когда лоток находится в закрытом положении, и шарнирно раздвигающиеся и отодвигающиеся друг от друга, когда лоток выдвигается из устройства. В документе US 6,966,251 раскрывается устройство для приготовления кофе с горизонтально выдвигающимся лотком для установки капсулы в устройстве. Когда лоток задвинут внутрь устройства, он может подниматься вверх к зафиксированной кассете для капсулы, образуя, таким образом, заварочную камеру для капсулы. В документе EP 1566126 раскрывается устройство для приготовления кофе с вертикальным заварочным блоком для установки в нем кофейных контейнеров. Данный заварочный блок имеет неподвижную верхнюю часть и подвижную нижнюю часть, служащую для удержания контейнера, которая может подтягиваться вверх для закрытия заварочного блока и опускаться вниз для вставки или удаления контейнера.
Кроме того, заварочные блоки раскрываются в документах EP 0730425, EP 0862882, EP 1219217, EP 1480540, EP 1635680, EP 1669011, EP 1774878, EP 1776026, EP 1893064, FR 2424010, US 3,260,190, US 4,760,774, US 5,531,152, US 6,904,840, US 7,131,369, US 2005/0106288, US 2006/0102008, WO 2005/002405, WO 2005/016093, WO 2006/005756, WO 2006/066626 и WO 2007/135136.
Все свойственные им проблемы связаны с оптимальной экстракцией завариваемых ингредиентов из картриджа в экстракционное устройство. С одной стороны, существует логистическая и производственная необходимость максимального заполнения картриджей ингредиентом, чтобы обеспечить минимальное отношение размера картриджа к массе ингредиента, при котором будет обеспечиваться минимальное количество упаковочного материала и минимальный объем картриджа для упаковки и хранения ингредиента. Решение данной проблемы заключается в сжатии ингредиента растворимого напитка в картридже. С другой стороны, для циркуляции экстракционной жидкости, например горячей воды, через картридж, ингредиент растворимого напитка не должен быть сжат до такой степени, чтобы образовывать более или менее непроницаемую массу. Разумеется, можно увеличить давление циркулирующей экстракционной жидкости до величины, достаточной для преодоления барьера, образуемого массой ингредиента в картридже. Однако такой подход приводит к значительному замедлению процесса экстрагирования и приготовления напитка из-за перепада давления, образующегося на массе ингредиента. Более того, при пропускании экстракционной жидкости под высоким давлением сквозь ингредиент растворимого напитка возникает экстракция нежелательных твердых частиц ингредиента, что ухудшает вкус напитка, который становится слишком крепким и резким. Данное явление известно под названием "чрезмерного экстрагирования".
Во избежание проблем, связанных с точным механическим закрытием извлекающего устройства вокруг картриджа с ингредиентом применяют гидравлическую закрывающую систему, в которой горячая вода, используемая для экстрагирования ингредиента в картридже, используется также для привода гидравлического механизма закрытия. В данном случае, расстояние закрытия не требует специальной регулировки, поскольку гидравлическая закрывающая сила заставляет картриджные опоры экстракционного устройства оставаться закрытыми вместе вокруг картриджа. Способ осуществления такой системы, например, раскрывается в документе WO 2008/037642. В соответствии с этой идеей были разработаны различные системы, например, описанные в документах EP 1217219, EP 1353591, EP 1480540, EP 1278545, EP 1776026, EP 1912542, WO 2005/115206, WO 2006/005736 и WO 2011/042400.
Еще одна проблема связана с надлежащим удалением картриджа из извлекающего устройства после использования, в частности, в случаях, когда экстракционное устройство содержит перфорационные элементы, осуществляющие вскрытие оболочки картриджа для подачи жидкости внутрь картриджа и циркуляции жидкости сквозь него. Существует тенденция к застреванию картриджей на перфорационных элементах. Для отделения капсулы от расположенного выше по потоку перфорационного элемента в конструкцию устройства предлагалось вводить подвижный толкающий элемент, например, подобный раскрытому в документе WO 2007/135135. Однако иногда бывает трудно достоверно предсказать, каким именно образом происходит застревание картриджа, и поэтому подвижного толкающего элемента иногда бывает недостаточно для освобождения картриджа, чтобы его можно было удалить. Предсказание становится еще более сложным, если картридж не удален непосредственно сразу после экстракции содержимого; в этом случае, остатки напитка могут высыхать на оставшемся в устройстве картридже. Это увеличивает частоту застревания картриджа в устройстве.
Еще одна проблема связана с надлежащим позиционированием картриджа в экстракционном устройстве перед экстракцией содержимого. Известен способ введения картриджей сверху в экстракционное устройство, имеющее закрывающиеся части, перемещаемые из открытого в закрытое положение и обратно, с использованием удерживающего приспособления для удержания картриджа между закрывающимися частями до их закрытия. Такая система раскрывается в документе WO 2007/135135. Такая система, как правило, обеспечивает хорошее позиционирование картриджа и надлежащее закрытие закрывающихся частей. Однако иногда картридж оказывается чрезмерно смещенным вбок вследствие наличия боковых допусков, необходимых для того, чтобы картридж мог более или менее свободно войти в удерживающий элемент. Такой перекос может приводить к возникновению проблем с закрытием и герметизацией закрывающихся частей относительно картриджа.
Раскрытие изобретения
Таким образом, основной задачей настоящего изобретения является устранение, по меньшей мере, некоторых из вышеупомянутых проблем, для создания системы надежного позиционирования картриджа в экстракционном устройстве.
Предметом настоящего изобретения является устройство для экстракции ингредиента в картридже путем подачи экстракционной жидкости, например горячей воды, в картридж. Настоящее устройство содержит: верхнее по потоку и нижнее по потоку закрывающие устройства, способные перемещаться между открытым положением, в котором производится вставка и/или удаление картриджа, и закрытым положением, при котором образуется экстракционная камера, заключающая в себе картридж при экстракции; и устройство управления картриджем, включающее в себя удерживающий элемент картриджа, в частности удерживающий элемент, соединенный или выполненный за одно целое с верхним по потоку и нижним по потоку закрывающими устройствами и служащий для получения картриджа и его удержания от падения под действием силы тяжести при вставке и опускании картриджа под действием силы тяжести между закрывающими устройствами в открытом состоянии до формирования экстракционной камеры.
Как правило, вставка картриджа в устройство производится сверху с помощью силы тяжести. Удаление картриджа из экстракционной камеры при повторном открытии закрывающих устройств также может производиться с помощью силы тяжести.
Обычно описываемое устройство входит в состав устройства для приготовления напитков для вставки в него картриджей с ингредиентом типа капсул или контейнеров. Таким устройством, например, может являться устройство для приготовления кофе, чая, шоколадного напитка или супа. В частности, данное устройство служит для приготовления напитка в экстракционной камере путем пропускания горячей воды или другой жидкости через картридж, содержащий ингредиент приготовляемого напитка, такой как молотый кофе, чай, или порошок шоколада, какао или сухого молока.
Например, устройство для приготовления напитка может включать в себя: блок приготовления напитка, в который вставляют картридж и из которого удаляют картридж после его использования, например, экстракционное устройство; корпус с отверстием, ведущим в область, в которую удаляются картриджи из устройства приготовления напитка; и хранилище с полостью, образующей пространство для сбора и хранения использованных картриджей до уровня заполнения. Такое хранилище вставляется в область для сбора использованных картриджей и извлекается из данной области для удаления собранных использованных картриджей. Примеры таких устройств раскрыты в документах WO 2009/074550 и WO 2009/130099.
Согласно настоящему изобретению, управляющее устройство также включает в себя, по меньшей мере, один элемент позиционирования картриджа, в частности, пару таких позиционирующих элементов, которые направляют картридж по горизонтали при его установке в удерживающий элемент в выровненное положение экстракции между верхним по потоку и нижним по потоку закрывающими устройствами.
При необходимости, данный позиционирующий элемент(ы) может(ут) быть соединен(ы) или выполнен(ы) за одно целое с нижним по потоку закрывающим устройством и/или может(ут) иметь изогнутую часть, контактирующую с картриджем.
При наличии такого позиционирующего элемента(ов) обеспечивается правильное выравнивание и установка картриджа по горизонтали при его поступлении в удерживающий элемент. Иными словами, обеспечивается оптимальное выравнивание картриджа с верхним по потку и нижним по потоку закрывающими устройствами. Это обеспечивает оптимальное закрытие закрывающих устройств вокруг картриджа для последующей экстракции.
Еще одним аспектом настоящего изобретения является система, содержащая описанное выше устройство и картридж.
Еще одним аспектом настоящего изобретения является применение картриджа в такой системе и способ экстракции картриджа в данной системе.
Остальные отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясны после ознакомления его подробным описанием, а также с приведенными пунктами формулы и приложенными чертежами.
Краткое описание чертежей
Ниже будет приведено описание настоящего изобретения со ссылками на схематические чертежи.
На фиг. 1a и 2а показана часть известной системы с экстракционным устройством и картриджем с ингредиентом напитка, усовершенствование которой может быть произведено в соответствии с настоящим изобретением; и
на фиг. 1b, 1c, 1d, 2b и 2c - более подробные изображения частей устройства, показанного на фиг. 1a и 2a, содержащего существенные изменения варианта исполнения системы согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Ниже приводится подробное описание настоящего изобретения на примере конкретного варианта его осуществления, показанного на фиг. 1a-2c.
На данных фигурах представлены различные аспекты системы, содержащей заварочное устройство 1 и картридж 9 для приготовления напитков путем пропускания нагретой жидкости, например воды, через картридж 9 с ингредиентом в виде более или менее мягкой или гибкой капсулы, герметичной и воздухонепроницаемой, с оболочкой из пластика или алюминия, содержащей находящийся в относительно уплотненном состоянии ингредиент напитка, например молотый кофе, как, например, выпускаемый в продажу под товарным знаком NESPRESSO™.
В принципе, показанный на чертежах вариант исполнения картриджа 9 имеет форму в целом круглой таблетки, имеющей оболочку 9' с периферийной частью 9ʺ, закрывающую полость 9ʺ' ингредиента. Периферийная часть 9ʺ имеет расширение, образующее круглый уплотнительный фланец 9ʺʺ вокруг картриджа 9. Примеры выполнения такого картриджа 9 более подробно описаны в документах WO 2011/000723, WO 2011/000724 и WO 2011/000725.
Устройство 1 предназначено для заваривания ингредиента в картридже 9 путем подачи заваривающей жидкости, такой как горячая вода, в картридж через устройство 38 подачи жидкости. Устройство 1 содержит верхнее по потоку закрывающее устройство 7 и нижнее по потоку закрывающее устройство 8 для заключения картриджа. Верхнее по потоку и нижнее по потоку закрывающие устройства 7, 8 являются относительно подвижными между открытым положением, в котором производится вставка и/или удаление картриджа 9, и закрытым положением, в котором образуется заварочная камера 11, в которой заключается картридж 9 в процессе заваривания напитка.
Ароматный напиток, например чай или кофе, образуется путем смешивания жидкости с содержащимся в картридже 9 ингредиентом, и поступает в канал 31 вывода напитка через отверстие 31'.
В конкретном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1a и 2a, верхнее по потоку закрывающее устройство включает в себя удерживающий элемент 10, служащий для удержания картриджа 9 при вставке в устройство 1 и/или удалении из него. В качестве варианта, удерживающий элемент может быть прикреплен к нижнему по потоку закрывающему устройству 8 или может быть подвижным относительно как верхнего по потоку закрывающего устройства 7, так и нижнего по потоку закрывающего устройства 8.
Служащий для удержания картриджа удерживающий элемент 10 установлен в открытом зазоре, остающемся в открытом положении закрывающих устройств 7, 8, для вставки и фиксации картриджа в его нижнем положении, когда он подается в устройство 1 сверху.
Удерживающий элемент 10 имеет в целом цилиндрическую или кольцевую форму. Он включает в себя первую камеру, или фиксирующую камеру 18, служащую для вставки и фиксации картриджа 9 в заданном положении, когда заварочное устройство 1 находится в открытом положении. Кроме того, он включает в себя вторую, или эжекторную камеру 19, в которую картридж 9 поступает при закрытии устройства 1 и которая таким образом обеспечивает удаление картриджа непосредственно после повторного открытия устройства 1. Фиксирующая камера 18 ограничена соосными фиксирующими поверхностями 20, которые удерживают кромку картриджа и предотвращают его падение под действием силы тяжести. Поперечное сечение поверхностей 20 немного больше поперечного сечения закрывающего устройства 8, что сделано с целью обеспечения возможности перемещения устройства 8 относительно фиксирующей камеры 18. Части цилиндра 20 выполнены таким образом, что картридж 9 может находиться в практически вертикальном или слегка наклонном положении.
В верхней части камеры 18 предусмотрено отверстие 21, имеющее ширину, достаточную для поступления картриджа 9 в камеру 18 под действием силы тяжести, как показано на фиг. 1a.
Эжекторная камера 19 расположена рядом с фиксирующей камерой 18. В ней предусмотрено нижнее отверстие 22, расположенное практически напротив отверстия 21 для вставки картриджа, чтобы картридж 9 мог свободно падать вниз под действием силы тяжести при повторном открытии устройства 1 по окончании процесса заваривания напитка.
Удерживающий элемент 10 имеет заднюю и переднюю цилиндрические части, диаметры которых немного больше внешнего диаметра нижнего по потоку закрывающего устройства 8, что сделано для того, чтобы закрывающее устройство 8 могло входить в удерживающий элемент 10 при закрытии устройства 1.
Две камеры 18, 19 удерживающего элемента 10 разделены фиксатором 25 картриджа, установленным поперечно направлению скольжения (закрытия). Фиксатор 25 может быть выполнен в виде наклонной поверхности, содержащей два дугообразных ребра, на которые опирается кромка 9ʺʺ картриджа 9. Данная наклонная поверхность может быть немного наклонена относительно плоскости закрытия. Части ребер выступают внутрь в радиальном направлении, и их размеры выбираются таким образом, чтобы они могли удерживать кромку картриджа с обеих сторон картриджа. Размер частей ребер определяется диаметром закрывающего устройства 8. Например, он может составлять приблизительно 1-4 мм.
Удерживающий элемент 10 закреплен на боковых сторонах верхнего по потоку закрывающего устройства 7 с помощью пары выступающих лапок 28. Таким образом, удерживающий элемент 10 неподвижен или находится в статическом положении относительно верхнего по потоку закрывающего устройства, но может перемещаться относительно нижнего по потоку закрывающего устройства 8 при закрытии.
Подробное описание работы удерживающего элемента 10 с картриджем 9 в устройстве, содержащем верхнее по потоку закрывающее устройство 7 и нижнее по потоку закрывающее устройство 8, приведено в документе WO 2007/135135, к которому читатель может обратиться для получения информации относительно данного аспекта устройства 1.
Перемещение верхнего по потоку и нижнего по потоку закрывающих устройств 7, 8 из открытого положения в закрытое и обратно подробно описано в документе WO 2007/135135. Их модификации, которые могут быть использованы в работе устройства 1, раскрываются в документе WO 2011/042400.
Закрывающие устройства 7, 8 могут быть установлены вдоль рамы, чтобы они могли совершать возвратно-поступательное движение относительно по существу продольной оси. Для закрытия закрывающих устройств 7, 8 относительно картриджа 9, верхнее по потоку и нижнее по потоку закрывающие устройства 7, 8 перемещают ближе к положению, в котором они герметично соединяются по соответствующим периферийным поверхностям, зажимая между собой кромку 9ʺʺ картриджа 9 в закрытом положении.
Как правило, устройство 1 встраивается в устройство для приготовления напитков, содержащее гидравлическую систему с устройством впрыска жидкости.
Таким образом, экстракционное устройство 1 может быть соединено с гидросистемой, которая имеет устройство впрыска жидкости, содержащее: источник жидкости, например воды, находящейся, например, в контейнере, насос для подачи жидкости из контейнера по трубопроводу, нагревательный элемент для нагрева жидкости и вход 38 заварочной камеры 11 для подачи нагретой жидкости в заварочную камеру 11.
В камере 11 находящаяся под давлением нагретая жидкость протекает сквозь картридж 9, образуя напиток путем извлечения ингредиента, находящегося в полости 9ʺ' картриджа 9, который собирается и разливается через выход 31 в нижнем по потоку закрывающем устройстве 8, например, в установленную под ним чашку или кружку потребителя.
Если устройство 1 предназначено для заваривания напитка из ингредиента, содержащегося в герметичных или частично герметичных картриджах 9, устройство 1 может содержать открывающие элементы 30, 32 для открывания картриджа. Например, верхнее по потоку закрывающее устройство 7 может включать в себя верхний по потоку открывающий элемент 32 и/или нижнее по потоку закрывающее устройство 8 может иметь нижний по потоку открывающий элемент 30.
Как показано на фиг. 1b, 1c и 1d, заварочная камера 11 имеет ограниченную область 12 расширения, которая не занята картриджем 9, когда закрывающие устройства 7, 8 находятся в закрытом положении, заключая в себе картридж 9, и которая занята картриджем 9 вследствие его расширения в результате воздействия заваривающей жидкости на ингредиент напитка.
Как показано более подробно на фиг. 1c и 1d, область 12 расширения может быть ограничена канавкой или углублением 12', прилегающим к периферийной части 9ʺ картриджа 9, когда картридж 9 закрыт между верхним по потоку и нижним по потоку закрывающими устройствами 7, 8. В зависимости от требуемого объема области расширения, канавка или углубление 12' может быть сравнительно неглубокой. Разумеется, форма области 12 расширения зависит от формы картриджа 9 и требуемой степени расширения картриджа 9 при заваривании напитка. Таким образом, область расширения не обязательно должна быть выполнена в виде углубления или канавки, выходящей наружу из заварочной камеры.
До начала воздействия заваривающей жидкости на ингредиент в полости 9ʺ', периферийная часть 9ʺ не находится в области 12 расширения и занимает положение, показанное пунктирной линией на фиг. 1d. В этом случае периферийная часть 9ʺ имеет форму, как правило, усеченного конуса. Когда ингредиент начинает подвергаться воздействию заваривающей жидкости, он смачивается данной жидкостью и расширяется в полости 9ʺ', в результате чего периферийная часть 9ʺ выталкивается в область 12 расширения и может расширяться в сторону канавки или углубления 12' и даже принимать ее форму.
Область 12 расширения является ограничивающим пространством. Таким образом, напиток, образующийся в картридже 9, не вытекает из картриджа 9 через пространство 12. Как правило, картридж 9 не открывается, например, путем разрезания или разрыва, в области 12 расширения.
Область 12 расширения служит для увеличения доступного пространства заваривания напитка в полости 9ʺ', таким образом, чтобы предотвратить нежелательное чрезмерное экстрагирование ингредиента заваривающей жидкостью вследствие чрезмерного сопротивления прохождению потока жидкости через ингредиент, вызываемого расширением увлажненного ингредиента, в частности, когда заваривающая жидкость под давлением подается в полость 9ʺ', например, насосом, создающим давление жидкости в диапазоне от 3 до 25 бар (от 300 до 2500 кПа), как правило, от 5 до 20 бар (от 500 до 2000 кПа).
Как правило, объем области 12 расширения составляет от 1% до 10% объема заварочной камеры 11 или объема полости 9ʺ' ингредиента картриджа 9, в частности, от 1% до 5%, например, от 1,5% до 4%, когда закрывающие устройства 7, 8 находятся в закрытом положении, охватывая картридж 9 перед его расширением.
После расширения картридж 9 может занимать, по меньшей мере, 50% объема области расширения (12), например, по меньшей мере, 60% или 70% ее объема. Как правило, после расширения картридж 9 занимает, по меньшей мере, 80% области 12 расширения, в частности, по меньшей мере, 90% ее объема, например, по меньшей мере, 95% или 98% ее объема. Заполнение области 12 расширения картриджем 9 зависит от гибкости картриджа 9, характера и степени заполнения ингредиентом полости 9ʺ' и давления потока жидкости в картридже 9.
Область 12 расширения может быть ограничена на нижнем по потоку закрывающем устройстве 8, например, как это показано в конкретном варианте осуществления изобретения на приведенных чертежах. В качестве варианта, область расширения может ограничиваться верхним закрывающим устройством, а также обоими устройствами.
Ограничивающая поверхность 12' области 12 расширения может быть расположена под определенным углом к лицевой поверхности 9ʺ картриджа 9 перед его расширением, в частности, под углом не более 10°, например, не более 5°. Такой незначительный угол, т.е. отсутствие острой кромки в данном месте, предотвращает разрыв или разрезание оболочки 9' картриджа на ограничивающей поверхности 12' или вблизи нее при расширении картриджа 9 в камере 11.
Как показано на фиг. 2b и 2c, верхнее по потоку закрывающее устройство 7 обычно имеет, по меньшей мере, один жидкостный инжектор 32, служащий для подачи жидкости в картридж 9. Когда оболочка 9' картриджа герметизирована с верхней по потоку стороны, такой инжектор 32 может иметь перфоратор 34 для перфорирования находящейся вверху по потоку части оболочки 9' и канал 38 впрыска жидкости для впрыскивания жидкости в картридж 9 после его перфорирования. Инжекторное устройство 32 содержит, в частности, несколько инжекторных перфораторов 34 и/или несколько инжекторных каналов 38. В частности, в показанном варианте осуществления изобретения перфораторы 34 расположены радиально и по окружности в инжекторном устройстве 32. В частности, в данном варианте осуществления изобретения, таким образом, расположены 20 перфораторов 34.
Перфораторы 34 могут иметь в общих чертах конусную форму, в частности цилиндрическую и/или коническую форму, или призматическую и/или пирамидальную форму, например конусообразную форму с усекающей поверхностью 35, ограничивающей перфорирующую кромку 34'. Перфораторы 34 могут вручную вводиться в картридж 9.
Инжекторный перфоратор 34 может ограничивать внутри себя или частично внутри себя канал 38 впрыска жидкости. В частности, по меньшей мере, один перфоратор 34 может ограничивать пару жидкостных каналов 38.
В качестве варианта, такие перфораторы могут быть выполнены отдельно от каналов впрыска жидкости. В таком случае, перфораторы представляют собой чисто перфораторы, предназначенные для вскрытия картриджа, а не "инжекторные" перфораторы 34, служащие для впрыска жидкости в картридж; при этом впрыск жидкости в картридж производится не через перфораторы, а рядом с ними.
Перфоратор 34 может иметь основание с выступающей вбок усиливающей ножкой, деформирующей оболочку 9' картриджа 9, не создавая при этом значительного разрыва или разреза. Такая ножка может использоваться для усиления перфоратора 34 и предотвращения его поломки. Обеспечиваемое при этом преимущество заключается в том, что это не оказывает влияния на возможность вскрытия картриджа 9 (открытия кромки и угол проникновения перфоратора в картридж) и на требующееся для этого усилие.
Данная ножка может иметь корпус 34ʺ, окружающий все основание по периферии, и/или корпус 34ʺ', выдающийся радиально, или диаметрально, или диагонально относительно основания.
Как показано на фиг. 2b и 2c, инжекторное устройство 32 содержит анкерное устройство 32' для закрепления инжекторного устройства 32 на верхнем по потоку закрывающем устройстве 7, например распределенные по окружности отверстия 32', чтобы прикрепить инжекторное устройство 32 заклепками и/или винтами к устройству 7.
Инжекторное устройство 32 может быть установлено в небольшом углублении верхнего по потоку закрывающего устройства 7. Инжекторное устройство 32, как правило, служит для впрыска воды под давлением в картридж 9 при герметично закрытом устройстве 1. Инжекторное устройство 32 может содержать, по меньшей мере, один вход для воды и, возможно, перфораторы 34.
Кроме того, верхнее по потоку закрывающее устройство 7, как правило, содержит верхний толкатель 36 картриджа, служащий для выталкивания картриджа 9 из верхнего по потоку закрывающего устройства 7 при удалении картриджа 9. Таким образом, для простого и надежного удаления картриджа 9, в частности, его отделения от перфоратора/перфораторов 34, может быть предусмотрен подвижный толкатель 36, служащий для выталкивания картриджа 9 из инжекторного устройства 32 при повторном открытии закрывающих устройств 7, 8. В результате, картридж отсоединяется от перфорирующих элементов 34 и падает из камеры 11 вниз под действием силы тяжести. Управление возвратно-поступательным движением толкателя 36 может осуществляться приводным механизмом закрывающих устройств 7, 8. Такой толкатель и его включение в экстракционное устройство 1 более подробно раскрывается в документе WO 2007/135135.
Может быть предусмотрено устройство 30 для открывания расположенной внизу по потоку части картриджа 9 и/или для фильтрации получаемого напитка. Например, оно может быть выполнено из пластины, содержащей выступающие элементы для перфорирования картриджа либо при закрытии устройства, либо под действием давления, возрастающего внутри картриджа в процессе заваривания напитка.
Устройство 30 для открывания расположенной внизу по потоку части картриджа 9 может содержать перфорирующие элементы, например, иглы, пирамиды и/или конусы, выступающие на расстояние до 2 мм в направлении прокалывания оболочки картриджа, в частности на расстояние от 0,5 мм до 1,5 мм.
В частности, когда расположенная внизу по потоку часть оболочки 9' картриджа герметизирована, нижнее по потоку закрывающее устройство 8 может содержать открывающее устройство 30. Такое устройство может содержать один или несколько перфорирующих элементов, выполненных, например, в форме конуса, пирамиды, иглы, и т.п.
Устройство 30 в общем виде может иметь конфигурацию пластины.
Устройство 30 может быть закреплено в отверстии 30' нижнего по потоку закрывающего устройства 8, например, расположенном в центре кольцевой области 12 расширения.
Устройство 30 может быть выполнено в виде дисковой пластины с установленными на ней открывающими элементами, как показано на фиг. 1a и схематично изображено на фиг. 1d. Полость 30' для входа устройства 30 показана на фиг. 1b и 1c. Запирающее отверстие 30ʺ для устройства 30 показано на фиг. 1c. Например, стержень устройства 30 может быть запрессован, зажат, завинчен, приклеен или заварен в отверстии 30ʺ.
Нижнее по потоку закрывающее устройство 8 может иметь полость для входа датчиков 30ʺ' картриджа, например, для идентификации присутствия и/или типа картриджа 9, вставленного в устройство 1. Такая система датчиков картриджа может быть системой типа раскрытой в документах WO 2011/000723, WO 2011/000724 и WO 2011/000725.
Расположенное внизу по потоку перфорирующее устройство 30 может являться устройством замедленного действия, например, может вскрывать картридж 9 при его расширении под действием давления жидкости, попадающей в картридж 9.
Как показано на фиг. 1b, 1c и 1d, нижнее по потоку закрывающее устройство 8 может содержать расположенный внизу по потоку толкатель 37 картриджа, который помогает удалять картридж 9 с перфорирующего устройства 30, в частности, путем выталкивания и, в случае необходимости, деформирования картриджа 9 без его разрыва или разрезания. Толкатель 37 картриджа может приводиться в действие и перемещаться в сторону выталкивания выталкивающей пружиной 37'.
В конкретном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1b-1d, толкатель 37 выталкивает периферийную часть 9ʺ полости 9ʺ' ингредиента картриджа 9. Таким образом, толкатель 37 производит выталкивание ингредиентного корпуса картриджа 9, а не только его фланца 9ʺʺ, который, возможно, может быть легко деформируемым.
В частности, когда устройство 1 содержит расположенный вверху по потоку перфоратор (перфораторы) 34 и расположенный внизу по потоку перфоратор 30, предпочтительно, чтобы был предусмотрен толкатель 36, 37 картриджа для обоих вышеуказанных перфораторов 30, 34. За счет этого будет обеспечиваться отсутствие риска некорректного удаления картриджа из устройства 1 при повторном открытии устройства 1.
Расположенный вверху по потоку толкатель 36 и/или расположенный внизу по потоку толкатель 37 могут быть выполнены в форме поршня, в частности, линейно перемещаемого поршня.
Устройство 1, в частности нижнее по потоку закрывающее устройство 8, может иметь, по меньшей мере, один элемент 39 позиционирования картриджа, в частности, два позиционирующих элемента, которые направляют картридж 9, помогая выровнять его и правильно установить в положение 3, 3' между верхним по потоку и нижним по потоку закрывающими устройствами 7, 8.
Таким образом, ось 3' картриджа 9 не только устанавливается в правильное положение по высоте между открытыми верхним по потоку и нижним по потоку закрывающими устройствами 7, 8, но также правильно выравнивается между ними в поперечном направлении. Ось 3' картриджа 9 устанавливают таким образом, чтобы она совпадала с осью извлечения 3 устройств 7, 8. Ось 3 может проходить через центр камеры 11. Ось 3' может проходить через центр картриджа 9, как показано на фиг. 1a.
При выравнивании картриджа 9 между верхним по потоку и нижним по потоку закрывающими устройствами 7, 8 позиционирующий элемент 39, в частности, располагается на периферийной нижней части 9ʺ картриджа 9. При необходимости, позиционирующий элемент 39 может деформировать картридж 9 в направлении закрытия, когда верхнее по потоку и нижнее по потоку закрывающие устройства 7, 8 перемещаются относительно друг друга в закрытое положение.
Такой элемент 39 позиционирования картриджа предотвращает возникновение перекоса картриджа 9, когда последний лишь удерживается удерживающим элементом 10.
Как показано на фиг. 1b и 1c, позиционирующий элемент 39 немного выступает из верхнего или нижнего по потоку закрывающего устройства 7, 8 за счет чего картридж 9 не удерживается позиционирующим элементом 39 при открытии или закрытии устройства 1. Элемент 39 имеет изогнутую контактную часть 39', так что изогнутая оболочка 9', в частности элемент 9ʺ, картриджа 9 контактирует с элементом 39 лишь в одной точке. Таким образом, наличие пары таких контактных элементов 39 в сочетании с удерживающим элементом 10 обеспечивает горизонтальное позиционирование картриджа 9 и выравнивание картриджа 9 относительно экстракционного устройства 1.
Как показано на приложенных чертежах, удерживающий элемент 10 и позиционирующий элемент (элементы) 39 не обязательно соединены с одной и той же частью верхнего по потоку и нижнего по потоку закрывающих устройств 7, 8. Они могут быть соединены как с одной, так и с различными частями. Однако их функции немного отличаются: удерживающий элемент 10 удерживает картридж 9 от падения под действием силы тяжести, а позиционирующий элемент 39 осуществляет выравнивание картриджа 9 с верхним и нижним закрывающими устройствами 7, 8 для обеспечения возможности правильного закрытия картриджа 9 между этими устройствами 7, 8.
Предметом настоящего изобретения также является использование картриджа 9 в системе 7, 8, 9, как было описано выше, или способ удаления картриджа 9 из данной системы.