МЕХАНИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ
MECHANISED BEVERAGE PREPARATION DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для приготовления напитков с использованием капсулированного ингредиента. Конкретнее изобретение относится к устройству для приготовления напитков, оснащенному простым механизмом, обеспечивающим удобное и надежное закрытие заварочного блока.
В контексте настоящего изобретения под термином «напиток» подразумевается любой потребляемый человеком жидкий продукт, к примеру чай, кофе, горячий или холодный шоколад, молоко, суп, продукт детского питания и т.д. Подразумевается, что «капсула», предназначенная для вмещения любого предварительно расфасованного ингредиента напитка, например вкусоароматического ингредиента, представляет собой упаковку любой конфигурации и конструкции, изготовленную из подходящего материала, в частности воздухонепроницаемую упаковку, к примеру, из пластика, алюминия, упаковку, пригодную для повторного использования и/или разлагаемую микроорганизмами упаковку, включая мягкие чалды или жесткие картриджи.
Уровень техники
В определенных устройствах для приготовления напитков используются капсулированные ингредиенты, которые подлежат экстрагированию или растворению, и/или ингредиенты, которые хранятся в устройстве, дозируются автоматически и добавляются в процессе приготовления напитка. Некоторые устройства для приготовления напитка содержат подающие средства, которые включают насос для нагнетания жидкости, обычно воды, из источника, при этом жидкость может быть холодной или, фактически, нагретой с помощью нагревательных средств, например электронагревательного блока и т.п.
Широко известны устройства, особенно в области приготовления кофе, содержащие заварочный блок, в который вставляется капсула с ингредиентами напитка. Заварочный блок плотно охватывает капсулу, вода инжектируется через первую поверхность капсулы, напиток приготавливается в замкнутом объеме капсулы, заваренный напиток выпускается через вторую поверхность капсулы и собирается в резервуаре, например в чашке или стакане.
Были разработаны заварочные устройства, в которые легко вводится «очередная» капсула с ингредиентом и удаляется использованная капсула.
Документы WO 2005/004683 и WO 2007/135136 относятся к указанным заварочным устройствам. Устройство содержит раму, неподвижный удерживающий капсулу элемент, перемещаемый удерживающий капсулу элемент, способный скользить относительно рамы, один или два шарнирных механизма, составляющих механическую систему, благодаря которой удерживающие элементы плотно сопрягаются, предотвращая проникновение жидкости, и обеспечивается противодействие силе внутреннего давления при заваривании, которая стремится развести удерживающие элементы, а также содержит рукоятку, непосредственно приводящую в действие шарнирный механизм. Указанное устройство представляет собой простую сборку, в которой введение капсулы обеспечивается при ее вертикальном падении через проход в раме, при этом направление удаления использованной капсулы соответствует направлению ее введения. При помощи рукоятки можно закрывать и открывать проход для капсулы. Перемещаемый элемент заварочного устройства приводится в движение вручную при помощи рукоятки. Для приведения в движение перемещаемого элемента при закрытии и открытии заварочного устройства аппарата пользователь прикладывает разное усилие, которое, к тому же, зависит от допусков на размеры используемых капсул, от позиционирования и природы капсул, а также от температуры в заварочном устройстве.
В документе WO 2009/043630 раскрывается устройство для приготовления напитков, содержащее заварочной блок, имеющий переднюю часть с проходом для введения капсулы. Передняя часть сконструирована так, что может выдвигаться из корпуса устройства, открывая проход для введения капсулы в заварочный блок, и задвигаться обратно в заварочный блок, перекрывая, таким образом, проход в корпусе устройства.
Согласно другому техническому решению процесс перемещения подвижного элемента заварочного устройства механизирован. В документе EP 1767129 описывается механизированный экстракционный модуль промышленного устройства для приготовления напитков с использованием капсулированных ингредиентов. Таким образом, для открытия или закрытия заварочного устройства пользователь не должен прикладывать какое-либо усилие. Перемещаемый элемент заварочного устройства, обеспечивающий проход для введения капсулы, снабжен защитной дверцей с выключателем, который при возникновении препятствия для закрытия прохода, например, создаваемого пальцем пользователя, останавливает электромотор, чтобы предотвратить зажатие и травмирование пальца пользователя элементами заварочного устройства.
Раскрытие изобретения
Одна из задач настоящего изобретения состоит в том, чтобы для удобства загрузки капсулы с ингредиентом и извлечения использованной капсулы обеспечить механизированное закрытие заварочного блока и, таким образом, уменьшить вмешательство пользователя. Другая задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить безопасную работу устройства и снизить риск травмирования пользователя при эксплуатации механизированного устройства для приготовления напитков. Следующая задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить дополнительные функциональные возможности устройства в режимах полуавтоматического либо автоматического заваривания, промывки и/или удаления накипи. Другая задача состоит в том, чтобы обеспечить контроль оптимальных условий при промывке и/или удалении накипи. Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить простой механизм закрытия заварочного блока.
Одна или несколько из указанных задач решается с помощью механизированного устройства для приготовления напитков согласно независимому пункту(ам) формулы изобретения. Кроме того, решения указанных задач и/или и преимущества изобретения отражены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение относится к механизированному устройству для приготовления и раздачи напитков и, конкретнее, к устройству для приготовления напитков, имеющему механизированный заварочный блок. Например, указанное устройство может представлять собой устройство, пригодное для приготовления кофе, чая, шоколада, какао, молока, а также супа. Устройство, в частности, содержит процессорный модуль, обеспечивающий приготовление напитка при прохождении горячей или холодной воды или другой жидкости через капсулу, содержащую ингредиент, такой как вкусоароматический ингредиент, например молотый кофе, чай, шоколад, какао или сухое молоко, для приготовления требуемого напитка.
Как правило, приготовление напитка заключается в смешивании нескольких ингредиентов напитка с жидкостью, например, в смешивании сухого молока и/или экстракта ингредиента напитка, такого как экстракт молотого кофе или чая, с водой. Например, по запросу пользователя приготавливается и раздается напиток, имеющий определенный объем, который соответствует порции. Порция может иметь объем от 25 до 200 мл в зависимости от типа напитка, и раздается, например, в чашку или кружку. Можно приготовить и раздать множество напитков, включая кофе ристретто, эспрессо, лунго, капучино, кофе латте, кофе американо, чаи и т.д. В частности, кофемашина может быть приспособлена для раздачи кофе эспрессо, при этом регулируемый объем составляет, например, от 20 до 60 мл на порцию и/или для раздачи кофе лунго, при этом регулируемый объем составляет, например, от 70 до 150 мл на порцию.
Механизированное устройство для приготовления напитков, в частности, имеет:
- активирующие средства, которые содержат электромотор; и
- заварочный блок, который содержит первую сборку и вторую сборку, сопрягаемые друг с другом, при этом каждая сборка формирует часть заварной камеры, вмещающей капсулу с ингредиентом.
По меньшей мере одна из указанных сборок является:
- перемещаемой от сопрягаемой сборки в открытое положение в устройстве с целью формирования между сборками прохода для введения капсулы с ингредиентом в заварочный блок и/или для удаления использованной капсулы из заварочного блока; и
- перемещаемой к (т.е. по направлению к) сопрягаемой сборке в закрытое положение в устройстве с целью формирования заварочной камеры.
Сборки могут быть перемещаемыми относительно друг друга. Одна из сборок может быть закреплена в устройстве, например, на основной раме или внутри корпуса устройства, а другая сборка может перемещаться относительно первой сборки. Альтернативно, обе сборки могут быть перемещаемыми в устройстве, например, на основной раме или внутри корпуса устройства.
Согласно изобретению для приведения в движение перемещаемой сборки между указанными открытым и закрытым положениями предусмотрен электромотор, представляющий собой маломощный электромотор, конфигурированный для:
- создания максимального крутящего момента, не превышающего 50 мН·м; и/или
- потребления максимальной мощности, не превышающей 50 Вт.
Благодаря применению маломощного электромотора можно упростить конструкцию механизированного устройства и его управление. В общем, инерция маломощного электромотора меньше инерции мощного электромотора, поскольку уменьшена механическая инерция и снижена силовая нагрузка. Следовательно, кратковременные изменения усилия (или крутящего момента), создаваемого электромотором, например, для преодоления помех или дополнительного трения, не поглощаются или мало поглощаются за счет амортизационного эффекта механической инерции и электрической нагрузки электромотора, в связи с чем, кратковременно увеличивается подводимое к электромотору электропитание. Кроме того, так как электромотор имеет более низкую механическую и электрическую инерцию, прерывание электроснабжения электромотора не приводит к существенному отводу энергетической нагрузки (механической и электрической) электромотора в механическую систему. Из этого следует, что при применении маломощного электромотора, фактическое механическое поведение перемещаемых относительно друг друга сборок можно контролировать посредством измерения потребляемой электромотором энергии. Кроме того, в устройстве не требуются концевые датчики для остановки электромотора, когда сборка приближается к концевому положению. При контроле потребляемой электромотором энергии можно почти мгновенно выявить наличие препятствия в концевом положении сборки и, соответственно, прервать электропитание электромотора, при этом исключается риск повреждения сборок, поскольку отсутствует принудительное перемещение сборок за концевое положение, вызываемое погашением механической и электрической инерции электромотора.
Например, электромотор способен создавать максимальный крутящий момент, составляющий по меньшей мере 20 мН·м, в частности крутящий момент может составлять от 25 до 40 мН·м.
Мощность, потребляемая электромотором, может составлять от 7 до 25 Вт, в частности от 10 до 15 Вт.
Угловая скорость электромотора может составлять вплоть до 10 K об/мин, например может составлять от 0 до 5000 об/мин.
Активирующие средства, как правило, содержат передающие средства, например один или несколько передаточных механизмов и/или ремней, и/или карданов, посредством которых обеспечивается передача действия электромотора к перемещаемой сборке. Например, передающие средства содержат редуктор, имеющий, в зависимости от требований, передаточное отношение, составляющее по меньшей мере 1:100, в частности от 1:200 до 1:500, к примеру от 1:250 до 1:450, например 1:300. Как правило, передающие средства имеют передаточное отношение усилия от электромотора к сборке, составляющее по меньшей мере 1:50, в частности от 1:100 до 1:300 и до 1:500.
Следовательно, малую мощность электромотора можно компенсировать за счет соответствующего передаточного отношения, позволяющего уменьшить скорость маломощного электромотора на выходе и увеличить создаваемое усилие (или крутящий момент).
В одном из вариантов осуществления изобретения передающие средства содержат червячную передачу.
Нужно отметить, что передающие средства, предпочтительно, являются однонаправленными, например, когда содержат червячную передачу. Таким образом, остановленный электромотор невозможно вновь запустить перемещением сборок заварочного блока, поскольку передающие средства, содержащие, например, червячную передачу, могут передавать мощность только в одном направлении, а именно от электромотора к сборке, а не наоборот. Из этого следует, что нет необходимости в какой-либо дополнительной тормозной системе или в останавливающем устройстве для удержания сборок в положении, в которое они приведены под действием электромотора. Как правило, активирующие средства дополнительно содержат:
- средства водоснабжения, обеспечивающие доставку горячей воды в заварочную камеру, например, источник водоснабжения с насосом и/или нагревателем и блоком управления, таким как печатная плата (PCB) с контроллером и, при необходимости, с запоминающим устройством и/или другими электронными компонентами (т.е. PCBA «электронный модуль на печатной плате»); и
- управляющее устройство, обеспечивающее контроль действия электромотора, например, блок управления, а именно печатную плату (PCB) с контроллером, или электронный модуль на печатной плате (PCBA), при этом управляющее устройство, обычно, не содержит концевых датчиков для открытого положения и/или закрытого положения сборок, как описывалось выше.
Управляющее устройство может содержать:
- средства измерения по меньшей мере одного представительного электрического параметра потребляемой электромотором энергии;
- средства, обеспечивающие сравнение с набором эталонных величин величины измеряемого параметра, изменяющегося во времени в процессе перемещения сборки из открытого положения в закрытое положение;
- средства обеспечения по меньшей мере одного из указанных активирующих средств входным сигналом, подаваемым по результатам сравнения с набором эталонных величин величины измеряемого параметра, изменяющегося во времени; и при необходимости
- средства обеспечения входным сигналом по меньшей мере одного из активирующих средств, подаваемым по результатам сравнения изменения величины указанного измеренного параметра.
Таким образом, условия перемещения сборки в открытое и/или закрытое положение можно проконтролировать посредством контроля потребляемой электромотором энергии. В частности, требуемая выходная механическая мощность электромотора для перемещения сборки зависит непосредственно от потребляемой им энергии, т.е. от электроэнергии, которую можно измерить.
Набор эталонных величин создается посредством моделирования потребления энергии электромотором и/или на основании эмпирического параметра потребления энергии электромотором при заданных условиях, например, при наличии в заварочном блоке капсулы с ингредиентом или при ее отсутствии, в зависимости от определенной среды применения и т.д. Набор эталонных величин создается, как правило, с интервалом допусков на основании возможных изменений, связанных, например, со средой применения и/или на основании технологических допусков, и/или промышленных допусков.
Следует отметить, что для обеспечения вращения ротора с заданной скоростью и/или для работы при заданном входном напряжении, к примеру, при постоянном напряжении, требуется регулировка электромотора. Чтобы поддерживать заданную скорость и/или напряжение, входное электропитание электромотора можно корректировать в соответствии с требуемой выходной мощностью электромотора, например, в соответствии с угловой скоростью и крутящим моментом (с учетом ограничений, при которых электромотор должен работать при заданных условиях). В частности, блок питания электромотора может регулировать входное напряжение электромотора, и электромотор может потреблять необходимую величину тока, чтобы поддерживалось входное напряжение. Посредством измерения параметров входного электропитания электромотора, необходимого для поддержания требуемой скорости электромотора на выходе и/или напряжения на входе электромотора, можно выявить возникшие механические ограничения, противодействующие работе электромотора. Указанные ограничения могут создаваться при нормальном функционировании механизированного устройства, например, в процессе открытия или закрытия сборок заварочных блоков при наличии капсулы с ингредиентом, или при ее отсутствии, либо при аномальной работе, а именно, может создаваться препятствие или помеха, противодействующая нормальному открытию или закрытию заварочного блока, такая как участок человеческого тела, например, палец, зажатый сборками, или помеха, препятствующая повторному открытию сборок, например, заклинивание сборок заварочного блока. В первом случае (при нормальном функционировании) механизированное устройство для приготовления напитков выполняет автоматически соответствующую операцию, например, приготовление напитка или очистку. В последнем случае (при аномальной работе) может быть реализован безопасный режим, предусматривающий, например, остановку закрытия или повторного открытия сборок, когда между сборками возникло непредусмотренное препятствие, либо остановку электромотора для предотвращения нежелательного напряжения в устройстве в результате заклинивания сборок заварочного блока, и предусматривающий, например, соответствующее устранение заклинивания сборок, выполняемое вручную пользователем и/или ремонтником.
При обнаружении аномального изменения величины измеренного параметра сравнительно с набором эталонных величин на вход электромотора поступает сигнал безопасности. Как правило, изменение считается аномальным, когда величина измеренного параметра:
- превышает эталонную величину по меньшей мере на 20%, в частности на 30 или 40%, например на 50%; и/или
- соответствует величине сопротивления закрытию заварочного блока, вызванного препятствием, таким как участок человеческого тела, например палец, между сборками, перемещаемыми к закрытому положению и до его достижения, например, соответствует величине сопротивления, возникшего между сборками заварочного блока, которая может составлять от 50 до 200 H, в частности от 75, 100 или от 120 до 130, либо может составлять 150 H.
Если принимать во внимание обычные изменения механических эффектов, которые могут происходить в устройстве, например, изменение коэффициента трения, температуры и влажности, а также технологические допуски, то набор эталонных величин целесообразно обеспечить допуском, составляющим, например, 20, 30, 40 или даже 50% от медиальных или средних значений эталонных величин.
По сигналу безопасности, подаваемому на вход электромотора, обеспечивается изменение действие электромотора на обратное, в результате чего перемещаемая сборка сдвигается в открытое положение либо происходит замедление или остановка действия электромотора.
Управляющее устройство можно конфигурировать так, чтобы обнаруживалось аномальное изменение измеренного значения по сравнению с эталонной кривой, представляющей нормальное изменение электрического параметра во времени, соответственно:
- при режиме, в котором перемещаемая сборка сдвигается в закрытое положение после введения капсулы с ингредиентом в заварочную камеру (в дальнейшем называемым «режимом закрытия заварочного блока при наличии капсулы»); и/или
- при режиме, в котором перемещаемая сборка сдвигается в закрытое положение, когда в заварочной камере нет капсулы (в дальнейшем называемым «режимом закрытия заварочного блока при отсутствии капсулы»).
При отсутствии какого-либо аномального изменения измеренного параметра относительно набора эталонных величин и при нахождении сборки в закрытом положении («режим закрытия заварочного блока при наличии капсулы» или «режим закрытия заварочного блока при отсутствии капсулы») предусмотрено инициирование режима водоснабжения, который заключается в доставке горячей воды в заварочную камеру. Может быть обеспечен непрерывный или периодический нагрев воды, подаваемой в заварочную камеру, например, при помощи насоса, из источника воды, к примеру, из водяного бака. Применяется, например, один или несколько датчиков температуры, датчиков давления и/или расходомеров для контроля подаваемой горячей воды и корректировки нагрева и характеристик потока подаваемой горячей воды.
При необходимости, управляющее устройство может содержать пользовательский интерфейс, позволяющий задавать выбранный режим водоснабжения. Следовательно, режим подачи горячей воды в заварочную камеру может задаваться автоматически либо по запросу пользователя посредством пользовательского интерфейса.
Управляющее устройство можно конфигурировать так, чтобы инициировался режим заварки, когда измеряемый параметр находится в соответствии с эталонной кривой «режима закрытия заварочного блока при наличии капсулы» (включая возможный допуск).
Управляющее устройство можно конфигурировать так, чтобы инициировался режим промывки и/или очистки от накипи, когда измеряемый параметр находится в соответствии с эталонной кривой «режима закрытия заварочного блока при отсутствии капсулы». В частности, управляющее устройство можно конфигурировать так, чтобы подаваемая из источника вода была нагрета до температуры, находящейся, например, в диапазоне от 55 до 85°C, т.е. ниже обычной температуры заваривания, находящейся, например, в диапазоне от 85 до 98°C.
По меньшей мере один из измеряемых параметров может характеризовать потребляемый электромотором ток.
Управляющее устройство может не содержать концевых датчиков для открытого положения и/или для закрытого положения заварочного блока. В таком случае посредством замера потребляемой электромотором энергии можно определить положение заварочного блока, а именно открытое положение и/или закрытое положение. Мера потребления энергии может коррелироваться с изменением положения перемещаемой сборки во времени и ожидаемое положение перемещаемой сборки определяется величиной потребляемой энергии, и, соответственно, расход энергии при достижении концевого положения будет отличаться от расхода энергии в промежуточном положении перемещаемой сборки при возникновении препятствия.
Альтернативно управляющее устройство может содержать по меньшей мере один концевой датчик, например два концевых датчика, в частности, для обнаружения открытого положения и/или закрытого положения заварочного блока.
Механизированное устройство для приготовления напитков может содержать первую и вторую сборки, между которыми вставляется капсула с ингредиентом, электромотор, регулируемый управляющим устройством для перемещения сборок из открытого положения в закрытое положение для формирования заварочной камеры, вмещающей капсулу с ингредиентом, указанное управляющее устройство содержит средства измерения, предназначенные для измерения по меньшей мере одного представительного параметра потребления электромотором энергии при перемещении сборок, содержащих капсулу, к закрытому положению, также управляющее устройство содержит средства сравнения, предназначенные для сравнения величины указанного измеренного параметра, изменяющего во времени, с набором эталонных величин, и средства передачи сигнала управляющего устройства, обеспечивающие по меньшей мере одно из указанных средств активирования входным сигналом по результатам указанного сравнения.
Управляющее устройство можно конфигурировать так, чтобы обнаруживалось любое аномальное изменение измеренного параметра по сравнению с эталонной кривой, представляющей нормальное изменение электрического параметра во времени, и чтобы:
- инициировался режим водоснабжения при отсутствии какого-либо аномального изменения измеренного параметра по сравнению с набором эталонных величин и при закрытом заварочном блоке; и/или
- обеспечивалась подача сигнала безопасности на вход электромотора, когда обнаружено аномальное изменение измеренного параметра по сравнению с набором эталонных величин.
В общем, устройство может содержать первую и вторую сборки, между которыми вставляется капсула с ингредиентом, электромотор, регулируемый управляющим устройством для перемещения сборок из открытого положения в закрытое положение для формирования заварочной камеры, вмещающей капсулу с ингредиентом, причем электромотор соединен со средствами измерения потребления энергии, благодаря чему по измеренной величине потребленной энергии обнаруживается: наличие указанной капсулы между первой и второй сборками во время их закрытия; и достижение сборками закрытого положения.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описываться далее со ссылкой на схематичные чертежи.
На фиг.1 показано устройство для приготовления напитка согласно изобретению, при этом одна часть устройства показана в перспективе, а другая часть устройства показана схематично.
На фиг.2 - перспективное изображение с частичным разрезом заварочного блока (в открытом положении) устройства для приготовления напитка, представленного на фиг.1.
На фиг.3 - перспективное изображение с частичным разрезом закрытого заварочного блока («режим закрытия заварочного блока при отсутствии капсулы») устройства для приготовления напитка, представленного на фиг.1.
На фиг.4 - перспективное изображение с частичным разрезом закрытого заварочного блока («режим закрытия заварочного блока при наличии капсулы») устройства для приготовления напитка, представленного на фиг.1.
На фиг.5 показана диаграмма эталонных кривых, иллюстрирующих потребление тока электромотором во времени «режиме закрытия заварочного блока при наличии капсулы» и в «режиме закрытия заварочного блока при отсутствии капсулы».
Осуществление изобретения
На фиг.1 представлено иллюстративное механизированное устройство для приготовления напитков 1 согласно изобретению. Устройство оснащено активирующими средствами, содержащими электромотор 3, и заварочным блоком 2, который соединен с электромотором 3, приводящим в действие передающие средства 4 для перемещения сборок заварочного блока 2 из открытого положения в закрытое положение и/или наоборот. Предусмотрены средства 5 водоснабжения, являющиеся неотъемлемой частью устройства 1. Указанные средства 5 могут включать резервуар 6 для воды, водяной насос 7 и водонагреватель 8. Вода по водяному контуру 9 подается в заварочный блок 2. Как правило, контур 9 находится во флюидной связи с заварочным блоком 2. В устройстве 1 также предусмотрено управляющее устройство 10. Управляющее устройство 10 содержит блок управления И, датчики (не показаны) и пользовательский интерфейс 12. Управляющее устройство 10 содержит процессор(ы), запоминающие устройства и программы, обеспечивающие подачу соответствующих сигналов на вход различных активирующих средств устройства, в частности насоса, нагревателя и электромотора, и обеспечивающие получение выходных сигналов от указанных активирующих средств устройства.
Например, может быть обеспечена проводная или беспроводная связь управляющего устройства 10 с пользовательским интерфейсом 12, насосом 7, нагревателем 8 и различными датчиками, такими как расходомеры, температурные датчики, датчики давления, а также с амперметром (например, для измерения потребления тока электромотором 3), таким как датчик Холла. В частности, посредством блока управления 11 контролируются выключатели электроэнергии и/или регуляторы тока и напряжения, связанные с электромотором 3, насосом 7 и нагревателем 8.
Как показано на фиг.2 и 3, заварочный блок 2 содержит первую сборку 13 и вторую сборку 14, которые могут перемещаться относительно друг друга.
В контексте настоящего изобретения термин «сборка» может относиться к одному компоненту, способному обеспечивать множество механических действий, например, направляющее действие, удерживающее действие, прокалывающее действие, а также способному создавать поток, давление и т.д., и/или может относиться к нескольким компонентам, обеспечивающим требуемые действия.
Например, первая сборка 13 представляет собой заднюю инжекционную сборку 13 и содержит полость для вмещения капсулы, а также содержит прорезающие элементы 15 для инжекции. Передняя сборка 14 представляет собой раздаточную сборку для напитка и содержит направляющую 16 для введения капсулы. Передняя раздаточная сборка 14 соединяется с наружным кожухом 17 устройства и способна перемещаться относительно задней инжекционной сборки 13, которая неподвижно закреплена на раме 18 устройства 1. Передняя раздаточная сборка 14 содержит выходной канал 19 для напитка.
Передняя раздаточная сборка 14 перемещается относительно задней инжекционной сборки 13 посредством передающих средств 4, приводимых в действие электромотором 3.
Электромотор 3 согласно изобретению представляет собой маломощный электромотор, который для перемещения сборки 14 между открытым и закрытым положениями способен создавать максимальный крутящий момент, не превышающий 50 мН·м, и/или потреблять максимальную мощность не более 50 Вт.
Например, электромотор 3 способен создавать максимальный крутящий момент, составляющий по меньшей мере 20 мН·м, в частности крутящий момент, составляющий от 25 до 40 мН·м. Электромотор 3 может потреблять мощность в диапазоне от 7 до 25 Вт, в частности от 10 до 15 Вт. Угловая скорость электромотора может составлять до 10 K об/мин, например может составлять от 0 до 5000 об/мин.
В открытом положении (фиг.2) заварочного блока между первой и второй сборками 13, 14 обеспечивается проход 31 для введения капсулы 30. Капсула может быть установлена в промежуточном положении, например, как описано в документе EP 1646305 или WO 2009/043630.
В закрытом положении (фиг.3) заварочного блока формируется заварочная камера 29. При нормально закрытом заварочном блоке (фиг.4) по меньшей мере часть заварочной камеры 29 занята капсулой 30. Может использоваться капсула любого типа, однако она должна быть совместима с заварочной камерой 29 и соответствовать проходу 31, чтобы обеспечивалась надлежащая обработка капсулы посредством сборок во время закрытия и открытия заварочного блока. Соответствующие капсулы и заварочные камеры раскрыты, например, в документах EP 0512468, EP 0512470 и EP 2068684.
Передающие средства 4 могут представлять собой различные механические системы. Передающие средства 4 могут обеспечить передаточное отношение усилия от электромотора к сборке, составляющее по меньшей мере 1:50, в частности от 1:100 до 1:300 или до 1:500.
В варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг.1-4, передающие средства 4 содержат редуктор 20, соединенный с кулачком 22 и толкателем кулачка 23. С обеих сторон кожуха 17 выполнены удлиненные пазы, действующие как кулачок 22 и позволяющие уравновесить передачу усилия на кожух 17. Чтобы уравновесить передачу усилия на кожух 17, кулачок 22 на каждой стороне кожуха 17 содержит удлиненные пазы. Редуктор 20 содержит червячную передачу 21, соединенную с осью электромотора (т.е. с ротором электромотора 3). Червячная передача 21 действует на большую шестерню 24, например прямозубую шестерню или косозубую шестерню, закрепленную на оси 25, на которой смонтированы две боковые малые шестерни 26, 27, например прямозубые шестерни или косозубые шестерни, либо фрикционные механизмы. Малые шестерни 26, 27 приводят в действие пару зубчатых сегментов 28, например пару сегментов больших прямозубых шестерен или косозубых шестерен, либо фрикционных механизмов, которые перемещают толкатель кулачка 23 и последовательно перемещают кулачок 22 с кожухом 17 из открытого в закрытое положение и наоборот. В закрытом положении заварочного блока зубчатые сегменты 28 с толкателями кулачков 23 располагаются таким образом, чтобы давление, создаваемое при заваривании напитка, поглощалось зубчатыми сегментами и не передавалось к остальной части приводной системы, например поглощалось зубчатыми сегментами в радиальном направлении. Однако, как будет объясняться далее, давление, создаваемое при заваривании напитка, может поглощаться приводной системой, имеющей соответствующую конфигурацию.
Передаточное отношение между червячной передачей 21 и большой шестерней 24 может находиться в диапазоне от 1:25 до 1:100, например от 1:50 до 1:80. Передаточное отношение между малой шестерней 27 и зубчатым сегментом 28 может находиться в диапазоне от 1:3 до 1:10, в частности в диапазоне от 1:5 до 1:8.
Например, за счет использования червячной передачи 21 в передающих средствах 4 можно обеспечить однонаправленную передачу. Другими словами, усилие и движение могут быть переданы только от электромотора 3 к передающим средствам 4, а не наоборот, червячная передача 21 действует как стопор, препятствующий передаче усилия и движения в противоположном направлении. Следовательно, для поддержания сборки в заданном положении нет необходимости в каких-либо дополнительных стопорных средствах. Чтобы сборки 13, 14 оставались в заданном положении, в частности в закрытом или открытом положении, достаточно прервать подачу энергии к электромотору 3.
Благодаря указанному техническому решению обеспечены «надежные стопоры» для удержания сборок как в открытом, так и в закрытом положении, что позволяет исключить концевые выключатели или датчики.
Устройство управления электромотором может включать пользовательский интерфейс, средства измерения потребления тока электромотором и таймер блока управления.
Как показано на фиг.5, измеряя во времени величину потребляемого электромотором 3 тока, в частности, когда электромотор 3 является электромотором постоянного тока, например, работающим обычно при постоянном напряжении, можно получить две разные характерные кривые 40, 41.
Кривая 40 иллюстрирует изменение во времени величины потребляемого электромотором 3 тока в «режиме закрытия заварочного блока при наличии капсулы». На фиг.4 представлен заварочный блок 2, который находится в режиме закрытия при наличии капсулы, при этом заварочная камера, вмещающая капсулу 30, показана в закрытом состоянии.
Кривая 41 иллюстрирует изменение во времени величины потребляемого электромотором 3 тока в «режиме закрытия заварочного блока при отсутствии капсулы». На фиг.3 представлен заварочный блок 2, который находится в режиме закрытия при отсутствии капсулы, при этом заварочная камера показана в закрытом состоянии.
Следовательно, кривые 40, 41 отражают изменение величины потребляемого электромотором тока в соответствии с перемещением сборок 13, 14 для закрытия заварочного блока 2. Аналогично, кривые могут быть построены при перемещении сборок в открытое положение как при наличии капсулы между сборками 13, 14, так и при ее отсутствии. Указанные кривые, построенные при перемещении сборок в открытое положение, могут использоваться в качестве набора эталонных величин для обнаружения возникновения препятствий при перемещении сборок 13, 14 в открытое положение, например для обнаружения зажатого участка человеческого тела, например пальца, между корпусом устройства и перемещаемой сборкой заварочного блока 2.
Конфигурация блока управления 10 устройства 1 позволяет сравнивать изменения фактически потребляемого тока в зависимости от соответствующего режима работы заварочного блока с эталонными кривыми 40 и 41. Указанная конфигурация блока управления выполнена с помощью программного обеспечения.
Если при вставленной в заварочный блок 2 капсуле 30 не обнаружено какое-либо аномальное изменение потребляемого тока по сравнению с кривой 40, например, превышающее на 20% типичное потребление тока согласно кривой 40, может быть инициирован цикл заварки. Начало цикла заварки может инициироваться по команде или запросу посредством пользовательского интерфейса 12. Альтернативно, начало цикла заварки может быть инициировано автоматически после закрытия заварочного блока.
Если при отсутствии капсулы в заварочном блоке 2 в закрытом положении (фиг.3) не обнаружено какое-либо аномальное изменение потребления тока по сравнению с кривой 41, инициируется режим промывки и/или очистки от накипи при небольшой температуре, чтобы очистка от накипи была оптимальной и/или обеспечивалась экономия энергии. Начало цикла промывки и/или очистки от накипи может также быть инициировано по команде или запросу посредством пользовательского интерфейса 12. Альтернативно, начало цикла промывки и/или очистки от накипи может быть инициировано автоматически после закрытия заварочного блока. Если при отсутствии капсулы в заварочном блоке 2 закрытого заварочного блока не обнаружено какое-либо аномальное изменение потребления тока по сравнению с кривой 41, может быть инициирован режим предварительного нагрева чашки, который предусматривает подачу горячей воды в пользовательскую чашку для ее предварительного нагрева до приготовления и раздачи напитка. Предварительный нагрев чашки может быть выполнен при температуре приготовления напитка или при более низкой температуре.
Конкретнее, кривая 40, иллюстрирующая типичное изменение во времени величины потребляемого электромотором 3 тока при наличии капсулы 30 в заварочном блоке 2, включает различные участки.
Начальный участок 401 отражает резкое увеличение потребления тока, связанное с началом смещения перемещаемой сборки, в частности, отражает потребляемую энергию, необходимую для преодоления статических сил трения. Немного снижаясь от вершины участка 401, начинается второй участок 402 кривой (динамические силы трения меньше статических сил трения), который продолжается, медленно повышаясь. Указанный участок иллюстрирует увеличение сопротивления, создаваемого капсулой 30, постепенно входящей в заварочную камеру 29 во время закрытия заварочного блока. Максимум 403 достигается, когда капсула 30 выталкивается из промежуточного положения, в котором она поддерживается стопорными элементами, например, как описано в документе EP 2103236. После этого потребление тока немного снижается, достигая минимума 404. Далее потребление тока 405, 406, 407 повышается при деформации капсулы 30 и ее постепенном прокалывании режущими элементами 15 во время закрытия заварочного блока. Более или менее плоский участок 408 представляет заключительное сближение сборок. Участок 409 отражает увеличение потребляемого тока, связанное с затратой энергии, необходимой для напряжения смещающей пружины (не показано), играющей роль натяжного устройства между сборками в закрытом положении заварочного блока. Максимум 410 свидетельствует о том, что электромотор 3 потребляет максимальную мощность, т.е. сборки достигли своего закрытого положения.
Кривая 41, иллюстрирующая типичное изменение во времени величины потребляемого электромотором 3 тока при отсутствии капсулы в заварочном блоке 2, включает различные участки.
Участок 411 совпадает с участком 401, что связано с началом смещения перемещаемой сборки. Участки 412, 413 и 414 кривой иллюстрируют, по существу, изменение потребления энергии по мере перемещения сборки, связанное с распределением усилий в поворотном толкателе кулачка 23, перемещающемся в прямолинейных пазах 22, и в сборке 13, перемещаемой, обычно, перпендикулярно направлению пазов 22. Участки 416, 417 свидетельствуют о том, что потребление энергии увеличивается в связи с напряжением смещающей пружины. Как уже описывалось выше, максимум 417 свидетельствует о том, что электромотор 3 потребляет максимальную мощность, т.е. сборки достигли своего закрытого положения.
При рассмотрении иллюстративного примера, приведенного на фиг.5, можно сделать вывод, что время, затраченное на закрытие сборок при отсутствии капсулы в заварочном блоке 2, приблизительно на 0,5 с меньше времени, затраченного на закрытие сборок при наличии капсулы 30 в заварочном блоке, поскольку в последнем случае электромотор 3 должен преодолеть дополнительные силы, в связи с наличием капсулы 30. В общем, на закрытие сборок требуется 2 с или 2,5 с, согласно иллюстративному примеру конкретного варианта осуществления изобретения.
Время, затрачиваемое на открытие сборок закрытого заварочного блока, как правило, составляет от 1 с до 10 с.
Когда мера потребления тока не соответствует двум вышеприведенным кривым 40, 41, в частности, когда потребление тока до достижения закрытого положения заварочного блока значительно превышает значения на соответствующей кривой, можно сделать вывод, что между сборками возникло препятствие, либо в системе заклинены сборки или существует какая-либо неисправность. Следовательно, может быть активирован сигнал безопасности, подаваемый на вход электромотора. Сигнал безопасности, предпочтительно, вызывает изменение действия электромотора на обратное, в результате чего подвижная сборка перемещается обратно в открытое положение. Альтернативно, входной сигнал безопасности может вызвать замедление или остановку действия электромотора. Указанные меры безопасности предохраняют, например, палец пользователя от зажима элементами работающего механизма. Например, когда до достижения закрытого положения заварочного блока сопротивление закрытию сборок превышает 50, 80, 100, 125 или 150 H, может быть активирован сигнал безопасности, поступающий на вход электромотора. Также, сигнал безопасности может быть активирован, например, если перед закрытием заварочного блока создается чрезмерное сопротивление между сборками на расстоянии, превышающем 1 мм или 2 мм, в частности превышающем 3 мм или 4 мм.
Редуктор, предпочтительно, конфигурирован так, чтобы обеспечивалось передаточное отношение, составляющее по меньшей мере 1:100, предпочтительно составляющее от 1:200 до 1:500, например от 1:250 до 1:450, к примеру составляющее 1:300. Благодаря редуктору с достаточно высоким передаточным отношением может быть применен относительно маломощный электромотор, создающий крутящий момент, например, от 20 до 50 мН·м, что является еще одним преимуществом настоящего изобретения.