СИСТЕМА ЭКСТРАКЦИИ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА ИЗ КАРТРИДЖА
EXTRACTION SYSTEM TO PREPARE DRINKS IN CARTRIDGES

Изобретение относится к области приготовления напитков из картриджа в устройстве экстракции, рассчитанном на размещение такого картриджа; причем узел устройство/картридж обычно именуется «системой» экстракции.
Уровень техники изобретения относится к области картриджей, содержащих пищевые ингредиенты, например молотый кофе, которые экстрагируются под давлением горячей воды в устройстве экстракции. Горячая вода впрыскивается в картридж через поверхность впрыска с использованием прокалывающей системы, например, давление жидкости повышается в картридже, пока другая поверхность картриджа не перфорируется или не прокалывается перфорирующим средством под действием давления, так что экстракт выводится из картриджа. Множество выступов, принадлежащих к перфорирующему средству, позволяют образовывать регулируемые отверстия на поверхности картриджа с одновременным фильтрованием экстракта, достаточным, чтобы кофейная гуща оставалась внутри картриджа.
Такая система, в которой используется этот способ, известна, например, из патента ЕР-А-512470.
Заявка на патент ЕР 1654966 предлагает усовершенствование для обеспечения лучшей герметизации при закрытии системы экстракции для лучшего контроля характеристик экстракции, в частности, давления открытия и экстракции. Для этого картридж снабжен прикрепленным уплотнением или уплотнением, которое образует неотъемлемую часть картриджа, так что каждый новый экстрагируемый картридж плотно вставляется в систему экстракции, что предотвращает любой риск утечки воды через зону зажима картриджа наружу. В известных системах уплотнение обычно поддерживается устройством, и это может создавать проблемы износа, а также загрязнения, что может затем вызывать изменение условий экстракции. Другое преимущество изобретения состоит в том, что оно позволяет легче высвобождать картридж, предотвращая «залипание» картриджа в обойме картриджа из-за эффекта всасывания или вакуума. Для этого изобретение может предусматривать воздушные каналы, например канавки на несущей поверхности обоймы картриджа.
Для получения удовлетворительного уплотнения необходимо, чтобы уплотнение, поддерживаемое картриджем, включало в себя достаточную толщину деформируемого материала. Необходимо, чтобы это уплотнение имело такой размер, чтобы оно сжималось достаточно для полной компенсации любого разделения после закрытия и когда устройство находится при своем максимальном давлении во время экстракции. Теперь выяснилось, что давление впрыска, которое может составлять 12-20 бар, обычно при этих высоких уровнях давления вызывает открытие устройства на порядок нескольких десятых миллиметра в зоне зажима картриджа. Следовательно, необходимо, чтобы уплотнение было способно компенсировать такое «динамическое» разделение. Если уплотнение недостаточно высоко, тогда присутствует недостаточная компенсация и происходят утечки, что означает, что повышение давления в картридже не может происходить надлежащим образом.
Однако увеличение толщины уплотнения с цепью решения этой проблемы разделения приводит к дополнительным затратам на изготовление картриджа,
В общем, также полезно снижать нагрузку, прилагаемую к устройству механической передачи закрытия, с целью замедления механической скорости износа и облегчения закрытия или, в соответствии с другим вариантом, обеспечить использование двигателя более низкой мощности.
Задачей настоящего изобретения является создание решения этих проблем.
В частности, одной из задач изобретения является сохранение преимуществ уплотнения, связанного с картриджем, и в то же время создание решения проблемы динамического разделения под действием внутреннего давления во время экстракции.
Для этого изобретение относится к системе экстракции для приготовления напитка из картриджа с использованием жидкости, впрыскиваемой под давлением в картридж, содержащей:
картридж, содержащий:
стенку вывода напитка, которая может быть перфорирована под действием давления впрыскиваемой жидкости в картридже;
стенку для впрыска жидкости в картридж;
зону зажима;
устройство экстракции, предназначенное для использования картриджа и содержащее:
обойму впрыска, содержащую средство впрыска жидкости; и
опору картриджа, содержащую перфорирующее средство для перфорации стенки вывода картриджа под действием давления жидкости в картридже;
причем упомянутая обойма впрыска и упомянутая опора картриджа расположены таким образом, чтобы перемещаться относительно друг друга устройством закрытия, которое закрывает их вокруг картриджа перед впрыском, и захватывать картридж в зоне зажима;
отличающееся тем, что:
обойма впрыска содержит основание и поршневое устройство закрытия, которое установлено так, что оно может перемещаться аксиально относительно основания;
упомянутое поршневое устройство закрытия может перемещаться относительно основания под действием давления жидкости на зону зажима картриджа для создания зажимающих сил, которые предотвращают открытие обоймы впрыска и опоры картриджа относительно друг друга, когда система находится под давлением.
Согласно изобретению уплотнение картриджа образует толщину материала, которая может деформироваться под действием ее захвата в устройстве.
Предпочтительно, уплотнение мягче, чем опора картриджа, с которой уплотнение находится в контакте в зоне зажима картриджа, и чем поверхность зажима поршневого устройства. Например, опора обычно является зажимающим краем картриджа. Поверхность зажима поршневого устройства может быть выполнена из жесткого материала, например металла или пластика, который не может деформироваться под действием сил закрытия и тепла жидкости.
Уплотнение предпочтительно имеет толщину 0,8 мм или меньше и, более предпочтительно, толщину между 0,2 и 0,6 мм. Толщина такого порядка дает возможность избежать использования уплотнения в устройстве и в то же время обеспечивает динамическое уплотнение, способное выдерживать высокие давления, например давления в диапазоне между 12 и 20 бар.
Уплотнение картриджа может быть выполнено из упругодеформируемого материала для более легкой компенсации любого возможного открытия на поверхности зажима обоймы картриджа. Примеры деформируемых материалов для уплотнения могут включать в себя эластомерные материалы, например ТРЕ (термопластичный эластомер), LSR (жидкий силоксановый каучук), силикон или EPDM (каучук на основе тройного этилен-пропиленового сополимера).
В некоторых случаях уплотнение может быть также выполнено из деформируемого, но слегка эластичного материала, например синтетических волокон, целлюлозы, вспененного материала, пластика или мастики.
Уплотнение может быть элементом, который предварительно изготовлен и собран с картриджем путем любого соединения, или, в соответствии с другим вариантом, может быть изготовлен совместно с картриджем. Уплотнение может быть уплотнительным кольцом, собранным с картриджем. Оно может быть прикреплено к картриджу приклеиванием, сваркой или любым другим способом соединения. Оно может быть осаждено в жидкой форме и полимеризовано на месте или совместно отлито или отлито поверх согласно материалу, из которого выполнен картридж. Уплотнение может также образовывать неотъемлемую часть стенки картриджа и быть выполнено из того же материала, из пластика например.
Что касается устройства экстракции, оно содержит обойму впрыска, содержащую основание и поршневое устройство закрытия. Поршневое устройство закрытия способно перемещаться относительно основания под действием жидкости при впрыске.
Обойма впрыска в общем содержит внутреннюю полость экстракции формы, рассчитанной на по меньшей мере частичное размещение контура картриджа, по меньшей мере один канал подачи жидкости, который снабжает полость жидкостью, возможно, по меньшей мере одно открывающее средство, например прокалывающий элемент, позволяющий открывать картридж так, чтобы жидкость могла быть введена в картридж.
Термин «жидкость» относится более конкретно к горячей воде, однако не исключается использование других жидкостей, например пищевых жидкостей.
Согласно одному признаку поршневое устройство установлено относительно основания так, чтобы перемещаться коаксиально с ним; причем устройство образует с основанием камеру давления, объем которой может расширяться; причем расширение камеры давления под действием жидкости оказывает действие перемещения поршневого устройства обратно по направлению к картриджу; причем устройство содержит поверхность зажима, прикладывающую закрывающие силы к уплотнению картриджа в зоне зажима картриджа под действием напора, оказываемого жидкостью на поршневое устройство. Согласно одному признаку изобретения, для создания уплотнения между камерой давления и внешней средой предусмотрено по меньшей мере одно средство уплотнения между поршневым устройством и основанием.
Согласно другому признаку несжимаемое упругое напорное средство предусмотрено в камере давления и упруго деформируется и по меньшей мере частично занимает камеру давления; это упругое средство расположено в камере давления таким образом, чтобы деформироваться жидкостью и, таким образом, быть способным прикладывать осевые напорные силы к действию поршневого устройства. Согласно одному возможному варианту осуществления упругое средство полностью занимает камеру давления, когда камера давления находится в положении покоя. Задача состоит в снижении объема, занимаемого жидкостью в камере давления, замещением этого объема упругим средством. Упругое напорное средство поглощает силы, прикладываемые жидкостью под давлением, и передает их поршневому устройству. Преимуществами этого являются улучшенная способность контролировать закрывающие силы (например, путем использования материалов различной твердости), сокращение зон застоя жидкости и предотвращение засорения камеры давления пищевыми осадками, например кофейной гущей.
Несжимаемое упругое напорное средство может, таким образом, быть выполнено из силиконового материала или из какого-либо другого эластомера. Твердость такого материала приспосабливается для соответствия желаемым характеристикам и желаемым закрывающим силам для передачи.
Согласно одному возможному варианту осуществления несжимаемое упругое напорное средство содержит первую поверхность, к которой прикладывается давление жидкости, продолжающуюся радиально, и вторую, напорную, поверхность, продолжающуюся перпендикулярно так, чтобы прикладывать осевую силу к поршневому устройству.
Согласно одному возможному варианту осуществления уплотнительное средство и упругое средство являются одним и тем же элементом.
Напорная (выступающая) поверхность поршневого устройства, к которой прикладывается давление жидкости снаружи картриджа для выполнения закрытия, больше, чем поверхность вывода картриджа. В результате, благодаря обеспечению соотношения площадей поверхности, которое всегда в пользу напорной поверхности, силы разделения, стремящиеся попытаться открыть устройство, остаются ниже, чем силы, которые закрывают устройство вокруг картриджа. Предпочтительно, напорная поверхность составляет около 1,2-2 размеров поверхности вывода.
Согласно первому варианту осуществления камера давления образует продолжение полости экстракции. Камера давления затем снабжается напрямую жидкостью через по меньшей мере одно отверстие или канал полости экстракции. Камера давления предпочтительно является кольцевым продолжением полости экстракции.
В этом случае поршневое устройство частично составляет полость экстракции, так что поршневое устройство и основание вместе образуют поверхности полости экстракции. В этом случае основание содержит канал подачи жидкости, сообщающийся напрямую с полостью экстракции. Основание также предпочтительно содержит по меньшей мере одно открывающее средство, например прокалывающий элемент, выступающий в полость экстракции. Поршневое устройство предпочтительно составляет нижнюю (зажимную) часть полости экстракции. Тогда оно содержит по меньшей мере по существу цилиндрическую или усеченно-коническую деталь, внутренне соответствующую наружной форме картриджа. В этом случае камера давления предпочтительно представляет собой по существу кольцевую камеру, размещенную вокруг полости экстракции, чтобы продолжать ее радиально. Такая конфигурация позволяет значительно сократить объем устройства.
Согласно тому же варианту осуществления жидкость подается в камеру давления множеством отверстий или каналов, размещенных радиально между полостью экстракции и кольцевой камерой давления. Такое расположение дает возможность гарантировать равномерное повышение давления в камере и, следовательно, закрывающие силы, которые хорошо распределены по окружности поверхности зажима. Например, каналы имеют открытую конфигурацию и расположены на одном из краев между поршневым устройством и основанием так, чтобы предотвращать их возможное засорение накипью или твердыми частицами кофе. В этом случае, по мере того, как поршневое устройство постепенно удаляется от основания, отверстия или каналы становятся больше и соответственно увеличивается поверхность подачи камеры.
Согласно второму возможному варианту осуществления камера давления продолжается ближе по ходу от полости экстракции.
В этом случае поршневое устройство может полностью образовывать полость экстракции для размещения картриджа так, что полость поршневого устройства способна перемещаться относительно основания. В этом случае камера давления снабжается через по меньшей мере один жидкостной канал, расположенный в основании и ближе по ходу от камеры. Полость экстракции тогда снабжается через камеру давления через по меньшей мере один жидкостной канал, образованный через поршневое устройство.
Согласно другому преимуществу предусмотрено средство для отделения картриджа, что предотвращает эффект вакуума в зоне зажима. Для этого поверхность зажима поршневого устройства предпочтительно образует прерывающиеся участки зажима для захвата зоны зажима картриджа.
В частности, поверхность зажима поршневого устройства содержит открытые канавки, продолжающиеся радиально и разделяющие упомянутые прерывающиеся участки. Размер канавок зависит от размера уплотнения картриджа.
Предпочтительно, канавки имеют высоту, которая может компенсироваться толщиной уплотнения, каковая высота меньше толщины уплотнения. Предпочтительно, высота (Н) канавок равна или меньше 2/3 толщины уплотнения, предпочтительно составляя около половины толщины уплотнения. Например, высота канавок составляет около 0,1-0,4 мм. Ширина канавок также предпочтительно находится в диапазоне между около 0,8 и 3 мм.
Устройство экстракции связано с устройством закрытия для закрытия обоймы впрыска и опоры экстракции вокруг картриджа перед повышением давления. Это закрытие может считаться «предварительным закрытием», поскольку определенная закрывающая сила уже прикладывается к картриджу в зоне зажима устройством перед воздействием давления жидкости. Устройство закрытия может быть механическим, гидравлическим или гидромеханическим устройством. Оно может быть также системой, управляемой вручную, или системой, управляемой двигателем.
Изобретение более понятно, и другие признаки более очевидны из подробного описания прилагаемых чертежей.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид в разрезе и в перспективе системы экстракции согласно изобретению, отображающий систему в первом рабочем состоянии, в частности, в режиме открытия со вставкой картриджа в устройство экстракции;
фиг.2 - вид в перспективе части системы в состоянии согласно фиг.1;
фиг.3 - вид, аналогичный фиг.2, но во втором рабочем состоянии, в частности, в режиме закрытия и перед созданием давления в системе;
фиг.4 - подробный вид системы в разрезе в состоянии закрытия согласно фиг.3;
фиг.5 - вид в разрезе и в перспективе системы экстракции в третьем рабочем состоянии, в частности, когда система находится под давлением;
фиг.6 - подробный вид в перспективе системы под давлением экстракции (без мембраны картриджа);
фиг.7 - вид сбоку в сечении системы экстракции согласно второму варианту осуществления, отображающий изобретение в режиме открытия и вставки картриджа в устройство экстракции;
фиг.8 - подробный вид в разрезе системы после механического закрытия, но перед созданием давления в системе;
фиг.9 - подробный вид в разрезе системы, когда создается давление в системе;
фиг.10 - подробный вид в разрезе третьего варианта осуществления после механического закрытия, но перед созданием давления в системе;
фиг.11 - подробный вид в разрезе согласно варианту осуществления фиг.10, как только создано давление в системе.
Подробное описание изобретения
Со ссылкой на фиг.1 и 2, система 1 экстракции согласно изобретению, как показано путем неограничивающего примера, состоит из устройства 2 экстракции, в котором размещается картридж 3, содержащий пищевой ингредиент для приготовления напитка.
Приготовление обычно выполняется впрыском жидкости под давлением в картридж и экстракцией ингредиента под давлением этой жидкости. Картридж представляет собой картридж многоразового использования, и использованный картридж, следовательно, обычно выбрасывается или перерабатывается. Затем в устройство вставляется новый картридж.
Узел «устройство-картридж» известен как «система экстракции» в контексте настоящей заявки. Как очевидно из описания, устройство и картридж составляют средство, в котором они не могут работать друг без друга и взаимодействуют физически и дополняют друг друга для экстракции жидкого экстракта, который предназначен для образования напитка.
Устройство экстракции как таковое представляет собой узел, содержащий обойму 4 впрыска и опору 5 картриджа. Обойма впрыска и опора картриджа способны перемещаться относительно друг друга, чтобы закрываться вокруг картриджа 3. В этом случае обойма 4 впрыска устанавливается на подвижной верхней конструкции 6А, в то время как опора 5 картриджа устанавливается на неподвижной нижней конструкции 6В; причем верхняя конструкция перемещается ближе к нижней конструкции благодаря вращению вокруг шарнирной оси 7. Можно предусмотреть обратное, то есть когда обойма картриджа неподвижна, а опора картриджа способна перемещаться, может быть предусмотрено, чтобы две детали перемещались по направлению друг к другу. Динамика, управляющая закрытием обоймы впрыска и опоры картриджа, может иметь множество возможных вариантов. На самом деле, одним возможным вариантом является динамика, в которой детали перемещаются ближе друг к другу по линейному пути (а не по нелинейной кривой).
Обойма впрыска означает деталь, содержащую средство для впрыска жидкости под давлением в картридж. Это средство обычно содержит по меньшей мере один основной канал 8 подачи жидкости и средство открытия картриджа. Открывающее средство может быть, например, прокалывающими элементами 9, функция которых состоит в создании одного или более отверстий в картридже для пропускания внутрь жидкости. Открывающее средство может быть отдельным от канала 8, как показано. Оно может быть, например, элементами в форме лезвий, игл или шипов. В одном варианте канал может продолжаться через прокалывающий элемент как таковой. Может быть предусмотрено другое открывающее средство согласно особенностям картриджа.
Обойма впрыска имеет внутреннюю полость 10, которая принимает поверхность впрыска картриджа при закрытии. Внутренняя полость 10 может иметь разную глубину согласно форме картриджа. Свободный конец обоймы имеет поверхность 11 зажима.
Обойма впрыска соединена с системой для снабжения устройства жидкостью, которая для простоты показана на фиг.1 только частично. Система подачи жидкости в общем содержит резервуар для воды, нагнетательный насос и каналы для переноса жидкости, нагреватель воды, например термоблок, для передачи жидкости желаемой температуры для экстракции. Насос может быть электромагнитным плунжерным насосом, способным создавать статическое давление в несколько бар, или другим эквивалентным типом насоса.
Опора 5 картриджа имеет поверхность 60 экстракции, позволяющую перфорировать картридж под действием повышения давления в картридже. Для этого поверхность имеет по меньшей мере один выступ, предпочтительно, ряд выступов 12, образующих средство перфорирования картриджа. Выступы могут иметь различную геометрию согласно типу картриджа и желательным условиям экстракции. В примере каждый выступ имеет форму усеченной пирамиды. Образована сеть каналов 61, через которую жидкий экстракт может течь между конструкцией выступов так, чтобы собираться в контейнер (чашку или нечто подобное).
Как показано на фиг.2, картридж 3 согласно системе изобретения имеет стенку 13 впрыска, которая может быть закрыта, когда картридж вставляется или кладется в устройство. Стенка впрыска может быть образована в чашеобразном корпусе 14 (например, в форме усеченного конуса(ов)). Картридж имеет стенку 15 вывода, через которую может течь экстракт, как только выполнены отверстия перфорирующим средством 12 поверхности экстракции опоры. Такая стенка 15 может быть мембраной, выполненной из алюминия, пластика или пластикового/алюминиевого ламината, которая может быть перфорирована. Например, стенка представляет собой алюминиевую фольгу толщиной в несколько десятых микрона, которая разрывается, когда достигает разрывного напряжения при контакте с выступами 12 при давлении, которое может быть в диапазоне между 6 и 20 бар в зависимости от картриджа, ингредиентов и толщины мембраны. Корпус картриджа может быть выполнен из жесткого или полужесткого материала, например алюминия, пластика или пластико-алюминиевого ламината.
Картридж содержит зону 16 зажима, через которую он захватывается, когда устройство закрывается над картриджем. Захват достигается сближением обоймы 4 впрыска и опоры 5 экстракции и затем защелкиванием их на каждой стороне зоны 16 зажима. Зона 16 зажима образована из валика, проходящего радиально вокруг окружности картриджа. Валик может быть по меньшей мере частично образован корпусом картриджа. Мембрана 15 может быть соединена с нижней стороной валика в зоне 16 зажима пайкой или сваркой. Согласно одному варианту осуществления изобретения, зона зажима содержит средство уплотнения в форме уплотнения 17, которое занимает весь или некоторую часть валика. Уплотнение 17 предпочтительно представляет собой элемент, выполненный из деформируемого материала, который является довольно мягким и соединяется с ободком или прикрепляется к нему. Следует понимать, что довольно мягкий материал означает материал, способный деформироваться, чтобы тем самым компенсировать по меньшей мере любое открытие обоймы впрыска на поверхности зажима, как объясняется здесь и далее. Предпочтительно, уплотнение выполнено из эластичного материала, например эластомера. Толщина уплотнения предпочтительно составляет 0,8 мм или менее.
Форма уплотнения может быть спроектирована таким образом, чтобы оно могло деформироваться с повышением давления, чтобы обеспечить лучшее уплотнение с использованием минимального количества материала. В показанном примере уплотнение имеет большую толщину на ободке, обращенном к стенке корпуса 14 картриджа, чем по направлению к свободному концу ободка, что, таким образом, позволяет материалу перемещаться наружу под действием давления жидкости, прикладываемого к полости и стенке картриджа. Толщина уплотнения на стороне боковой стенки может составлять около 0,5 мм и уменьшается по направлению наружу до величины в диапазоне между 0 и 0,2 мм. Ободок картриджа может заканчиваться зафальцованным швом 18, как известно само по себе, к которому захватывающие силы, в теории, не прикладываются.
Согласно изобретению обойма впрыска рассчитана на воздействие давления таким образом, чтобы увеличивать закрывающие силы, прикладываемые к зоне зажима после механического закрытия устройства. Для этого обойма впрыска содержит основание 19 и поршневое устройство 20, которое установлено аксиально относительно основания с возможностью контролируемого перемещения. Как показывают фиг.3 и 4, поршневое устройство содержит боковой ободок 21, который вставляется в канавку 22, образованную в основании 19. Узел ободок/канавка образует камеру 23 давления, объем которой может расширяться. Камера может быть частично занята уплотняющим средством 24, например эластичным блоком, которое герметизирует камеру от внешней среды на границе ободок/канавка. Жидкость переносится в камеру из внутренней полости экстракции каналами пускателя или каналами 25. Они могут быть, например, образованы на линии 26, где встречаются поршневое устройство и основание, которое образует верхнюю часть полости. В показанном примере имеются каналы пускателя, образующие выемки, расширяющиеся по направлению к полости и размещенные на верхнем ободке поршневого устройства 20. Они могут быть также образованы по меньшей мере частично на нижнем ободке основания. Каналы или каналы 25 пускателя расположены радиально и равномерно распределены по окружности полости, чтобы уравновешивать создание давления в камере и позволять поршневому устройству перемещаться как можно более линейно вдоль основания.
Устройство также содержит средство 27 для сбора и вывода жидкого экстракта, которое размещено дальше по ходу от опоры экстракции (фиг.1 и 5). Это средство, известное само по себе, например, содержит воронкообразный коллектор и, возможно, элемент регулирования потока.
Устройство снабжено устройством 28 механического закрытия, как известно само по себе. Такое устройство не нуждается в подробном описании в настоящей заявке. Оно может быть основано на механизме для передачи силы от ручного рычага 29 или двигателя (не показан) к конструкции, поддерживающей обойму впрыска. Такой механизм может быть механизмом, в котором используется принцип рычага замка с защелкой, как, в качестве примера, описанный в заявках на патент ЕР 1090574 или, в соответствии с другим вариантом, ЕР 1495702. Это может быть также кулачковый механизм, механизм, предполагающий электромагнитное поле (соленоид), и/или гидравлический механизм.
На фиг.3 и 4 показана система экстракции после того, как устройство было закрыто вокруг картриджа с использованием устройства 28 закрытия. Рычаг 29 приводится в действие для приближения обоймы 4 впрыска к опоре экстракции до такой степени, что зона 16 зажима картриджа плотно захватывается. В этом рабочем состоянии полость перемещается по направлению к картриджу, таким образом проталкивая прокалывающие элементы 9 через стенку впрыска картриджа 3.
Как показано на фиг.4, поршневое устройство продолжается по направлению к своему свободному концу 30 поверхностью 11 зажима, которая прикладывает зажимающие силы к уплотнению картриджа в результате механического закрытия. Можно отметить, что уплотнение уже предварительно нагружено и сжато до некоторой степени. Опора экстракции служит для создания противодействующих сил для захвата ободка и фиксации картриджа в упомянутой зоне.
Предпочтительно, поверхность 11 зажима имеет прерывающиеся участки зажима, которые образуют между собой канавки 31 (фиг.1), проходящие в радиальном направлении относительно аксиальной линии I поверхности вращения, образованной полостью экстракции. Количество канавок 31 может меняться, но предпочтительно оно составляет более 10, даже более 20. Канавки предпочтительно распределены по всему контуру поверхности зажима.
Также предпочтительно, конец поршневого устройства заканчивается на поверхности зажима внутренним краем 32 и внешним краем 33, сходящимися по направлению друг к другу для образования довольно узкой и локализованной поверхности 11. Ширина поверхности 11 зажима предпочтительно равна 1 мм или менее. Подобным образом, поверхность зажима предпочтительно прикладывает силы ближе к боковой стенке корпуса картриджа, чем к свободному краю валика. Узкая ширина поверхности зажима означает, что локально могут быть приложены большие силы, а также дает возможность свести к минимуму толщину и/или ширину уплотнения, обеспечивая в то же время хорошую герметичность. Предпочтительно, внутренний край 32 образует угол А, меньший, чем угол В внешнего края 33 (А и В упоминаются относительно оси I). Угол А предпочтительно находится в диапазоне между 5 и 10 градусами, в то время как угол В находится в диапазоне между 30 и 60 градусами.
В рабочем состоянии фиг.3 и 4 жидкость еще не впрыснута через канал, и поршневое устройство находится в убранном положении. Камера 23 давления еще не испытывает воздействия давления жидкости.
Фиг.5 и 6 показывают соответствующий этап экстракции. Впрыскиваемая жидкость посылается через канал 8 подачи насосом устройства, пока давление в картридже 3 и во внутренней полости не повысится. Жидкость под давлением заполняет полость, картридж и камеру давления через каналы пускателя и вдоль линии 26 встречи, когда поршневое устройство перемещается, чтобы прижаться к уплотнению и валику картриджа. Камера давления расширяется под действием создания давления жидкости в полости и в картридже. Выступающая аксиальная поверхность в камере давления существенно больше, чем поверхность вывода картриджа, что означает, что зажимающие силы, прикладываемые к поверхности зажима поршневым устройством, всегда остаются выше, чем разделяющие силы, прикладываемые к поверхности зажима, но со стороны внутренней полости (между стенкой картриджа и полостью). Таким образом, созданное уплотнение поддерживается в течение всего процесса экстракции.
Во время процесса экстракции благодаря поддержанию уплотнения давление, прикладываемое на мембране к выступам, достигает такой величины (находящейся в диапазоне между 6 и 20 бар согласно картриджу), что оно приводит к разрыву мембраны о выступы, достигая напряжения разрыва материала мембраны. Мембрана, следовательно, разрывается контролируемым и локализованным образом для образования отверстий на углах выступов. В некоторых случаях давление в картридже может продолжать существенно повышаться из-за любого возможного спрессовывания слоя кофе в картридже. Экстракция фильтруется мембраной и выступами. Экстракт собирается в каналы опоры экстракции по мере выполнения отверстий (не описаны) сквозь опору и/или по ее сторонам.
Фиг.7-9 показывают другой возможный вариант осуществления, в котором обойма 40 впрыска образована поршневым устройством 41, которое направляется аксиально в основании 42, причем поршневое устройство 41 полностью образует внутреннюю полость 43. Картридж 3 в качестве ее части идентичен системе предыдущего варианта осуществления.
Обойма 40 впрыска установлена так, что она может перемещаться в конструкции 44 между открытым положением (фиг.7) и механически закрытым положением (фиг.8). Обойма впрыска, таким образом, удерживается и направляется в своем перемещении направляющим средством 45, образованным по сторонам конструкции и дополняющим направляющее средство обоймы (например, узел ободок/канавка), таким образом позволяя ей перемещаться из одного положения в другое приведением в действие устройства 46 закрытия. Устройство закрытия относится к типу рычага замка с защелкой, например, и приводится в действие рычагом или двигателем (не показан). Предусмотрена опора 47 картриджа, и картридж покоится на ней, как только закрывается обойма 40 впрыска и захватывается зона 16 зажима картриджа.
Опора 47 картриджа содержит конструкцию в выступе 48 для открытия поверхности вывода картриджа, идентичную конструкции в предыдущем варианте осуществления.
Как и ранее, движущееся поршневое устройство 41 имеет сплошную поверхность 49 зажима, которая прикладывает давление к уплотнению 17 картриджа.
Как показано на фиг.8, поршневое устройство содержит радиальные канавки 50, которые действуют как каналы пускателя для прохода жидкости и создания камеры 56 давления между поршневым устройством и основанием. Канавки 50 продолжаются от центрального канала 51 подачи, образованного в поршневом устройстве. Центральный канал 51 сообщается с главным каналом 52 подачи, образованным в основании 42, и сам снабжается средством подачи жидкости под давлением, расположенным далее ближе по ходу (насос, нагреватель воды и др.).
Между основанием и поршневым устройством также предусмотрено уплотнение 53, например уплотнительное кольцо, для предотвращения любых утечек во внешнюю среду. Для этого поршневое устройство содержит кольцевую канавку, в которой размещено кольцевое уплотнение. Подобным образом, перемещение поршневого устройства контролируется стопорным средством между основанием и устройством. Это, например, штифты 54, проходящие в прорези 55 основания. Это дает возможность предотвращать отделение поршневого устройства от основания.
Поршневое устройство 41 обоймы впрыска имеет форму колокола, содержащую закрытый конец, в котором образовано средство 62, прокалывающее поверхность впрыска картриджа.
В рабочем состоянии фиг.8 обойма впрыска прижимается к картриджу и опоре экстракции закрывающим средством 46. К уплотнению 17 картриджа прикладывается только механическое давление поверхности 49 зажима поршневого устройства.
В рабочем состоянии фиг.9 система находится под давлением жидкости, и поршневое устройство перемещается назад, прикладывая дополнительные зажимающие силы к уплотнению 17 картриджа.
Фиг.10 и 11 показывают другую альтернативную форму, в которой камера давления занята несжимаемым упругим напорным средством 57. Это средство занимает камеру давления в убранном положении (т.е. перед созданием давления). Несжимаемое упругое напорное средство 57 содержит первую поверхность 58, к которой прикладывается давление жидкости и которая продолжается радиально, и вторую, напорную, поверхность 59, которая продолжается перпендикулярно для приложения нагрузки аксиально к поршневому устройству 41. Напорная поверхность 58 ограничивает расширяющийся канал 70, который проходит через устройство для обеспечения прохода жидкости во внутреннюю полость. Внешняя поверхность устройства со стороны, противоположной поверхности 58, со своей стороны, отделена внутренней поверхностью поршневого устройства. Устройство, следовательно, имеет тенденцию к деформации, тем самым прикладывая осевую силу.
Такое несжимаемое упругое напорное средство может быть блоком из деформируемого, но относительно несжимаемого материала. Поскольку блок выполнен из деформируемого материала, например силиконового эластомера, и занимает по существу весь объем камеры давления, он подвергается деформирующему напору в по существу радиальном направлении канала 70 (фиг.11) из положения покоя (фиг.10). Исходная напорная поверхность, к которой прикладывается давление жидкости, по существу равна по размеру внутренней кольцевой поверхности эластомерного блока. Напор от жидкости, следовательно, по существу радиальный. Поскольку такой блок несжимаем, его внешняя поверхность прижимается к внутренней поверхности и концевой поверхности поршневого устройства таким образом, что осевая сила поглощается перпендикулярно радиальному напору жидкости и, следовательно, прикладывается к поршневому устройству в направлении зоны 16 зажима. Поршневое устройство 41, следовательно, перемещается по направлению к зоне зажима, прикладывая силы, которые заставляют его прижиматься к уплотнению 17.
В общем, изобретение может был: применено к любому механическому устройству для закрытия устройства экстракции для снижения закрывающих сил. Например, снижение закрывающих сил дает возможность использовать двигатель, а не управляемое вручную запирающее устройство (например, рычаг). Содействие, обеспечиваемое описанным гидравлическим средством, позволяет значительно снизить силу, необходимую для механического закрытия. Настоящая заявка может быть рассмотрена для системы экстракции, в которой используются картриджи с уплотнениями или без них. В случае картриджей без уплотнения герметичность должна обеспечиваться уплотнением, образованным на обойме впрыска.