УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДАЧИ НАПИТКА ИЗ ЖИДКОГО КОНЦЕНТРАТА/ЭКСТРАКТА СО СМЕННЫМ КАРТРИДЖЕМ С КОНЦЕНТРАТОМ/ЭКСТРАКТОМ
DEVICE WITH REPLACEABLE CARTRIDGE TO DISCHARGE DRINK MADE UP OF LIQUID CONCENTRATE/ EXTRACT

Настоящее изобретение относится к картриджу для концентрата/экстракта к устройству для выдачи напитка из жидкого концентрата/экстракта и разбавителя. В более широком смысле изобретение также касается насоса для концентрата/экстракта и выдачной системы, которые могут использоваться во многих разных выдачных применениях, с использованием разбавителя или без него.
Другой вариант изобретения относится к выдачным системам, в которых производят выдачу жидкостей точно отмеренным образом. Более конкретно, изобретение относится к выдачным системам, используемым потребителями, решающим различные задачи повышения эффективности.
Известны устройства для выдачи напитков, изготавливаемых из жидкого концентрата/экстракта. В одном известном аналоге канистру с жидким концентратом/экстрактом для приготовления напитка под давлением помещают в устройство в форме кувшина, содержащее механизм для подачи заданного количества жидкого концентрата/экстракта из канистры под давлением в камеру для смешивания напитка. Резервуар с нагретой жидкостью расположен на дне емкости, а нагретую жидкость также нагнетают вверх в камеру для смешивания, в которой образуется смешанный напиток в устройстве перед его розливом. Это устройство имеет несколько недостатков, связанных со сложностью конструкции выдачного механизма и необходимостью чистки камеры для смешивания в устройстве после каждого случая использования. Известна также кофеварка, использующая пригодный для длительного хранения жидкий концентрат/экстракт кофе. Жидкий концентрат/экстракт кофе заливают в резервуар кофеварки и заданное количество концентрата/экстракта подают из резервуара в варочную камеру, где его смешивают с нагретой водой перед выливанием его в графин. Хотя в этом устройстве преодолена потребность в фильтрах для кофе и в размоле кофе и обеспечена возможность использования пригодного для длительного хранения жидкого концентрата/экстракта кофе, всю машину требуется чистить после использования, из-за того что концентрат/экстракт кофе заливают в машину для приготовления кофе перед подачей в варочную камеру машины. Кроме того, невозможно быстро изменить тип дозируемого напитка легким и удобным способом.
Другая проблема многих известных устройств для выдачи напитков, в которых смешивают концентрат/экстракт с водой, заключается в плохом смешивании концентрата/экстракта и воды. При использовании таких известных выдачных устройств часто производят розлив струи концентрата/экстракта и воды, которые неадекватно смешаны, и соответственно, смесь не достаточно гомогенна. Полное смешивание не достигается до тех пор, пока жидкости ни попадают в чашку потребителя. Многие потребители считают, что струя негомогенного напитка визуально непривлекательна и указывает на невысокое качество устройства для выдачи напитков или разливаемого напитка. Недостаточно хорошо смешанную струю концентрата/экстракта и воды, выдаваемую из устройства для выдачи напитка, иногда называют профессиональным термином «полосатая жидкость» или определяют как «эффект зебры».
Предлагались также системы для варки напитка из сухого предшественника напитка, использующие источник горячей воды под давлением. Материал напитка поставляли в уплотненном картридже, который посредством выдачного устройства прокалывали, и в картридж впрыскивали горячую воду под давлением для варки напитка из предшественника напитка. Устройство может быть снабжено каруселью, с помощью которой потребитель может выбирать один из нескольких различных картриджей с напитками. Однако недостатком этого устройства является то, что остается некоторое количество предыдущего напитка в зоне, куда впрыскивают горячую воду под давлением, а также в сборочной воронке ниже по потоку, по которой напиток направляют в чашку потребителя. Кроме того, в случае применения типичных систем этого типа для приготовления напитков для приготовления горячего кофе, используют сухой материал кофе, включающий быстрорастворимый кофе, который не варят. Из такого кофейного продукта, который не варят, обычно получают кофейные напитки, которые по меньшей мере в некоторой степени лишены отчетливого вкуса вареного кофе.
Было бы желательным создание более удобного и легкого способа смешивания и выдачи множества типов напитков из одного устройства для выдачи напитков удобным и приятным для потребителя способом, а также создание устройства для выдачи, не требующего чистки при желании потребителя изменить тип напитка, подлежащего выдаче. Было бы также желательным обеспечение потребителя возможностью выбора крепости напитка из ряда различных вариантов так, чтобы можно было удовлетворить предпочтения потребителя. Было бы также желательным создание устройства для выдачи напитка, посредством которого потребитель мог бы производить выдачу напитка в точно желаемом количестве, чтобы не было потерь из-за избыточного расхода концентрата/экстракта напитка, поступающего в емкость потребителя, или в самом устройстве для выдачи. Было бы дополнительно желательным обеспечение потребителя возможностью выбора из множества типов напитков и выбора из множества размеров емкостей для напитка, например чашек для кофе или одноразовых стаканов, имеющих различные размеры, при этом все же снабжая потребителя напитком желаемой крепости. Кроме того, было бы желательным создание устройства для выдачи напитка, посредством которого можно было бы производить выдачу смеси концентрата/экстракта и воды или другого разбавителя, хорошо смешанных, с получением гомогенного напитка перед его подачей в емкость потребителя.
Кроме того, часто неудобно смешивать и/или производить выдачу других потребительских продуктов, например детских смесей, моющих средств и лекарственных препаратов, в надлежащих количествах, и требуются существенные пространства для их хранения. Было бы желательным создание системы, посредством которой можно осуществлять выдачу жидких потребительских продуктов удобным и поддающимся регулированию способом для ряда различных применений. Было бы желательным обеспечение потребителя возможностью выбора концентрации или крепости из ряда различных вариантов так, чтобы можно было удовлетворить конкретную потребность или определенные предпочтения потребителя. Было бы также желательным создание устройства для выдачи напитка, посредством которого потребитель мог бы производить выдачу продукта в точно желаемом количестве, чтобы не было потерь из-за избыточного расхода концентрата/экстракта, поступающего в емкость потребителя, или в самом устройстве для выдачи. Было бы дополнительно желательным обеспечение потребителя возможностью выбора из множества типов продуктов и выбора из множества размеров емкостей, при этом все же снабжая потребителя продуктом желаемой крепости. Кроме того, было бы желательным создание устройства для выдачи, посредством которого можно было бы производить выдачу смеси концентрата/экстракта и воды или другого разбавителя, хорошо смешанных, с получением гомогенной смеси перед ее подачей в емкость потребителя.
Настоящим изобретением создан картридж для концентрата/экстракта к устройству для выдачи жидкого концентрата/экстракта и разбавителя. Картридж содержит полый корпус и выдачную трубку, присоединенную к полому корпусу. Поршень установлен с возможностью скольжения внутри внутренней поверхности выдачной трубки. Картридж снабжен клапаном, содержащим шток клапана, продолжающийся через отверстие в седле клапана, присоединенном к выдачной трубке. Это отверстие образует проход через выдачную трубку. Шток клапана снабжен корпусом клапана на втором конце штока клапана; при этом корпус клапана находится в подвижном контакте с седлом клапана для поочередного открывания и закрывания отверстия. Предусмотрен также поршень. В предпочтительном варианте исполнения поршень присоединен к первому концу штока клапана и содержит мембрану, расположенную со стороны, обращенной к штоку клапана. Мембрана выполнена так, чтобы можно было обеспечить возможность прохода потока жидкости в выдачную трубку при контакте корпуса клапана с седлом клапана и перемещения под напором жидкости из выдачной трубки при перемещении поршня вниз и выведении корпуса клапана из контакта с седлом клапана.
Другой вариант изобретения представляет собой систему для выдачи жидкости, в которой используют вставляемый картридж для концентрата/экстракта, который можно извлекать. Система для выдачи жидкости содержит корпус с зоной для размещения картриджа и исполнительный выдачной механизм, расположенный в корпусе. Картридж, содержащий отверстие для выдачи, располагают в зоне для размещения для выдачи жидкости в зоне выдачи. Контроллер расположен в корпусе для управления исполнительным механизмом для выдачи жидкости из картриджа в зоне выдачи. Данное устройство для выдачи жидкости можно использовать в различных случаях применения выдачи, включающих устройства офисного типа для выдачи горячей/холодной воды, в которых вода содержится в бутылках; устройство для выдачи детского питания; устройство для выдачи лекарственного препарата; посудомоечные машины, стиральные машины, бытовые и торговые холодильники.
Предпочтительные варианты изобретения описаны ниже со ссылками на чертежи, на которых одинаковые элементы везде обозначены одинаковыми номерами позиций и на которых показано:
Фиг.1 - вид в разрезе картриджа для концентрата/экстракта в устройстве для выдачи жидкости;
Фиг.2 - вид в перспективе с левой стороны устройства, представленного на Фиг.1, для выдачи напитка;
Фиг.3 - вид в перспективе устройства для выдачи с дверцей для обслуживания для картриджа для концентрата/экстракта, открытой для установки или извлечения картриджа;
Фиг.4 - вид спереди устройства для выдачи, представленного на Фиг.1;
Фиг.5 - вид в перспективе с правой стороны устройства, представленного на Фиг.5, для выдачи напитка со снятым корпусом;
Фиг.6 - вид спереди устройства, представленного на Фиг.5, для выдачи напитка со снятым корпусом;
Фиг.7 - вид сверху устройства, представленного на Фиг.5, для выдачи напитка со снятым корпусом;
Фиг.8 - вид с левой стороны устройства, представленного на Фиг.5, для выдачи напитка со снятым корпусом;
Фиг.9 - вид в разрезе первого варианта исполнения насоса картриджа, расположенного в исполнительном механизме для выдачи, в закрытом положении;
Фиг.10 - вид в разрезе первого варианта исполнения насоса картриджа, расположенного в исполнительном механизме для выдачи, в открытом положении;
Фиг.11 - вид в разрезе насоса и исполнительного выдачного механизма устройства для выдачи, представленного на Фиг.9, где насос и исполнительный выдачной механизм показаны в закрытом положении;
Фиг.12 - вид в перспективе насоса устройства, представленного на Фиг.9, для выдачи напитка, где показан верхний торец насоса;
Фиг.13 - вид в перспективе насоса устройства, представленного на Фиг.9, для выдачи напитка, где показан нижний торец насоса;
Фиг.14-15 - виды в разрезе второго варианта исполнения насоса для картриджа устройства для выдачи жидкости согласно второму предпочтительному варианту изобретения, показанного внутри исполнительного выдачного механизма;
Фиг.16-17 - виды в разрезе третьего варианта исполнения насоса для картриджа устройства для выдачи жидкости согласно третьему предпочтительному варианту изобретения, показанного внутри исполнительного выдачного механизма;
Фиг.18 - вид в перспективе четвертого варианта исполнения насоса для концентрата/экстракта для использования в устройстве для выдачи напитка согласно четвертому предпочтительному варианту изобретения;
Фиг.19 - вид в перспективе в разобранном состоянии насоса, представленного на Фиг.18;
Фиг.20 - вид спереди насоса, представленного на Фиг.18;
Фиг.21 - вид в разрезе картриджа для концентрата/экстракта согласно четвертому предпочтительному варианту изобретения в собранном состоянии;
Фиг.22 - вид в разрезе пятого варианта исполнения насоса для картриджа для концентрата/экстракта для использования в устройстве для выдачи жидкости согласно изобретению;
Фиг.23 - вид в разрезе картриджа для концентрата/экстракта, собираемого путем установки насоса в гнездо емкости для концентрата;
Фиг.24 - вид в перспективе выдачного узла согласно шестому предпочтительному варианту исполнения с загрузочной дверцей в открытом положении и с картриджем в зоне для размещения картриджа;
Фиг.25 - вид в перспективе в увеличенном масштабе части зоны для размещения картриджа, представленного на Фиг.24, где показан насос, вставленный в корпус исполнительного механизма;
Фиг.26-28 - виды в перспективе с левой стороны выдачного узла, установленного в посудомоечной машине, согласно седьмому предпочтительному варианту изобретения;
Фиг.29-31 - виды в перспективе множества выдачных узлов, установленных в стиральной машине, согласно восьмому предпочтительному варианту изобретения;
Фиг.32-33 - виды в перспективе выдачного узла, установленного в устройстве для выдачи лекарственных препаратов, согласно девятому предпочтительному варианту изобретения;
Фиг.34-35 - виды в перспективе выдачного узла, установленного в устройстве для выдачи напитков, питаемом жидкостью, содержащейся в сменных бутылках, согласно десятому предпочтительному варианту изобретения;
Фиг.36 - вид в перспективе устройства для выдачи жидкости с картриджем для концентрата/экстракта, вставленного в холодильник, согласно одиннадцатому предпочтительному варианту изобретения;
Фиг.37 - вид сверху карусели картриджей для концентратов/экстрактов для бытового прибора, представленного на Фиг.36;
Фиг.38 - частичный вид спереди бытового прибора, представленного на Фиг.36;
Фиг.39-40 - виды в перспективе выдачного узла, установленного в устройстве для выдачи напитков, питаемом жидкостью, содержащейся в сменных бутылках, согласно десятому предпочтительному варианту изобретения.
В нижеследующем описании использована определенная терминология только для удобства, и ее не следует рассматривать как ограничивающую. Слова, например, «передний», «задний», «верхний» и «нижний», обозначают направления (положения) на чертежах, на которые сделаны ссылки. Эта терминология включает слова, конкретно указанные выше, их производные и слова подобного смысла. Кроме того, слова в единственном числе (с артиклем «а») или сопровождаемые словом «один» указывают на содержание одного или большего числа объектов, обозначенных данным номером позиции, если специально не указано иное.
Слова «по меньшей мере, один», после которых следует перечень из двух или более позиций, например, «А, B или C», обозначают любой отдельный один из объектов А, B или C, а также любое их сочетание.
На Фиг.1-4 показано созданное изобретением устройство 10 для выдачи напитка для использования с картриджем 50 для жидкости/экстракта, приспособленное к выдаче напитка, содержащего жидкий экстракт (обозначенный стрелками 12 в зоне 30 выдачи на Фиг.2), и разбавителя 14 (находящегося в резервуаре 22 и обозначенного стрелками 14 на Фиг.2). Устройство 10 для выдачи действует таким же образом, как и ранее созданное Заявителем устройство для выдачи. Резервуар 22 для разбавителя при использовании с теплыми напитками может быть нагреваемым с помощью нагревательного элемента.
Как показано на Фиг.1, 2 и 6, к резервуару 22 предпочтительно присоединена линия 16 подачи разбавителя 14 в зону выдачи. Линия 16 подачи разбавителя предпочтительно соединена с управляющим клапаном 18, посредством которого можно производить подачу воды из резервуара в зону выдачи с изменяемым расходом. Управляющий клапан 18 предпочтительно является запорным клапаном, приводимым в действие соленоидом (как это показано); однако может быть использован любой подходящий управляющий клапан. В альтернативном варианте исполнения линия 16 подачи разбавителя может быть соединена с насосом для подачи разбавителя 14 из резервуара 22. Предпочтительно к резервуару 22 присоединен датчик уровня 88 (как это показано на Фиг.5-7), который может использоваться посредством контроллера 80 для получения информации о расходе разбавителя. Датчик уровня 88 может быть поплавковым устройством 94, с помощью которого можно непосредственно получать информацию об уровне, например, посредством рычажка, присоединенного к поплавку 94, или опосредованно, например с помощью поплавка 94, являющегося магнитным устройством, размыкающим группу магнитных переключателей при различных уровнях, находящихся с внешней стороны резервуара 22, или может быть любым другим подходящим устройством.
Эту информацию предпочтительно используют в контроллере 80 для регулировки скорости введения в действие исполнительного механизма 38 для выдачи, как это описано ниже, для выполнения выдачи желаемого количества концентрата/экстракта 12 относительно количества подаваемого разбавителя 14. В альтернативном варианте исполнения на основе полученной информации о расходе разбавителя контроллер 80 может управлять управляющим клапаном 18 или в альтернативном варианте исполнения управлять насосом для подачи разбавителя, обеспечивая подачу соответствующего количества разбавителя 14 относительно количества поданного концентрата/экстракта 12. В качестве альтернативы датчику уровня можно использовать датчик расхода в линии 16 подачи разбавителя для получения информации о расходе.
Как показано на Фиг.1 и 5-7, картридж 50 для концентрата/экстракта содержит полый корпус 51 для содержания в нем жидкого концентрата/экстракта 12. Полый корпус 51 является предпочтительно сжимаемым, и его изготавливают из гибкого ламинированного листа, содержащего слои (один или более) из полиэтилена, сложного полиэфира и металлической фольги. В альтернативном варианте исполнения другие подходящие материалы могут быть использованы для изготовления гибкого ламинированного листа. Соединитель 52 носика предпочтительно герметично присоединен к полому корпусу 51. Внутренний слой полого корпуса 51 предпочтительно содержит приспособления, например герметично уплотненные области, которые вводят в контакт и выставляют относительно сопрягаемых приспособлений соединителя 52. Во время сборки к области контакта полого корпуса 51 и соединителя 52 прикладывают в течение заданного времени тепло и давление для герметичного соединения полого корпуса 51 с соединителем 52. Предпочтительно внутренний слой полого корпуса 51 и соединителя 52 изготавливают из одинакового материала, например полиэтилена, или в другом случае изготавливают из совместимых материалов так, чтобы при приложении тепла и/или давления полый корпус 51 и соединитель 52 герметично соединялись друг с другом. В альтернативном варианте исполнения соединитель 52 может быть приклеен к полому корпусу 51 с использованием любого подходящего адгезива и/или способа приклеивания.
Насос, например насос 41 на Фиг.1, присоединен к соединителю 52 носика. Насос предпочтительно приклеен или механически прикреплен к соединителю 52 носика. В альтернативном варианте исполнения насос 41 может быть выполнен как одно целое с соединителем 52 носика. Первый вариант исполнения насоса 41 (см. Фиг.9-13) показан подробно и содержит гибкую в осевом направлении трубку 54 для выдачи, присоединенную к крышке 75, которую предпочтительно присоединяют к соединителю 52 носика. Трубка 54 для выдачи может быть изготовлена из одной части или из множества частей, соединенных вместе, как это показано на чертежах. Крышка 75 содержит отверстия 78, через которые может проходить жидкий концентрат/экстракт 12 из полого корпуса 51 в гибкую в осевом направлении трубку 54 для выдачи. Трубка 54 для выдачи содержит гофрированные верхний и нижний гибкие элементы 82, 84, посредством которых обеспечивают возможность объемного регулирования верхней и нижней камер 72, 74 насоса 41. Клапан 60 образован в центральной части гибкой трубки, имеющей увеличенную толщину стенки так, чтобы она действовала как поршень, и содержащей отверстие 83 для пропуска потока жидкого концентрата/экстракта 12 через него, который оканчивается седлом 67 клапана. Шток 63 клапана, предпочтительно выполненный за одно целое, содержащий головку 64 клапана, которой поочередно закрывают и открывают отверстие 83 в седле 67 клапана, проходит через головку 64 клапана и присоединен к концевой крышке 57 на первом его конце и к верхней крышке 75 на втором его конце. Концевая крышка 57 предпочтительно жестко присоединена к концу трубки 54 для выдачи. Концевая крышка 57 содержит сквозные отверстия 56 для пропуска потока жидкого концентрата/экстракта 12 из насоса 41. Пружина 65 предпочтительно установлена для понуждения верхнего гибкого элемента 82 к занятию растянутого положения, при котором седло 67 клапана закрывается головкой 64 клапана, в результате чего объем верхней камеры 72 увеличивается до максимума при отсутствии приложения внешней силы. В альтернативном варианте исполнения пружина 65 может быть исключена, и гибкий элемент 82 может быть выполнен так, чтобы он обладал достаточной упругостью для увеличения до максимума объема верхней камеры 72.
Исполнительный механизм 38 (см. Фиг.1, 5-6 и 10) для выдачи закрепляют в зоне 31 размещения картриджа, и он содержит отверстие 40 для установки в нем насоса 41 картриджа 50. Исполнительный механизм 38 для выдачи также содержит электромагнит 76, который предпочтительно содержит катушку, или соленоид. Катушка или соленоид могут содержать один или большее число фокусирующих колец, расположенных внутри катушки, для фокусировки генерируемого магнитного потока.
В одном варианте исполнения для использования с первым картриджем 50 предпочтительно концентрично выставляют скользящую ферромагнитную втулку 58 относительно электромагнита 76. Предпочтительно ферромагнитный стопорный элемент 59 присоединяют к исполнительному механизму 38 для выдачи, которым ограничивают перемещение скользящей втулки 58 и канализируют магнитный поток, создаваемый электромагнитом 76. Ферромагнитная втулка 58 содержит окружной выступ 62. Когда картридж 50 находится в установленном положении в зоне 31 для размещения, подшипниковые элементы 66 в центральной части гибкой трубки контактируют с окружным выступом 62 скользящей ферромагнитной втулки 58.
Электромагнит 76 снабжают током, например, переменным или постоянным током, от контроллера 80. В предпочтительном варианте исполнения от контроллера 80 периодически подается ток напряжением 24 В к катушке для создания периодического постоянного тока, под действием которого возбуждается периодическое магнитное поле.
Посредством картриджа 50 производят выдачу жидкого концентрата/экстракта 12 следующим образом. Через катушку электромагнита 76 пропускают ток, прикладывая напряжение предпочтительно в 24 В, подаваемый от контроллера. В альтернативном варианте исполнения от контроллера можно подавать другое подходящее напряжение для создания переменного или постоянного тока. При подаче напряжения ферромагнитную втулку 58 понуждают к перемещению от положения, показанного на Фиг.9 и 11, по направлению к электромагнитному центру электромагнита 76 и против действия стопорного элемента 59, как это показано на Фиг.10. Центральная часть трубки 54, содержащая седло 67 клапана, перемещается вверх под воздействием ферромагнитной втулки, отводя при этом седло 67 от головки 64 клапана и в то же время сжимая верхний гибкий элемент 82 и растягивая нижний гибкий элемент 84, как это показано на Фиг.10. Во время перемещения вверх ферромагнитной втулки 58 жидкий концентрат/экстракт из верхней камеры 72 нагнется через отверстие 83, так как он не закрыт головкой 64 клапана, в нижнюю камеру 74 трубки 54 для выдачи. Затем контроллер прерывает подачу напряжения к исполнительному механизму 38, обеспечивая возможность перемещения вниз ферромагнитной втулки 58 от стопорного элемента 59 под действием пружины 65 и силы тяжести, прижимая седло 67 клапана к головке 64 клапана, в то же время растягивая верхний гибкий элемент 82 и сжимая нижний гибкий элемент 84. Во время перемещения вниз ферромагнитной втулки 58 нижняя камера 74 уменьшается в объеме и жидкий концентрат/экстракт из нижней камеры нагнетается через отверстия 56 из насоса 41, и в то же время жидкий концентрат/экстракт 12 из полого корпуса 51 всасывается в верхнюю камеру 72 через отверстия 78 в крышке. Полый корпус 51 предпочтительно является сжимаемым, и он сжимается для облегчения извлечения жидкого концентрата/экстракта 12 из полого корпуса. Напряжение, например предпочтительное напряжение в 24 В постоянного тока или другое подходящее подаваемое напряжение переменного тока или постоянного тока, циклически включают и выключают, создавая периодический ток для постоянного повторения описанного выше процесса до тех пор, пока не будет подано желаемое количество жидкого концентрата/экстракта 12. В альтернативных вариантах исполнения могут быть использованы другие типы исполнительных механизмов для воздействия на окружной выступ 62 для сжимания гибкого элемента 82.
На устройстве 10 для выдачи установлен триггер 46 (см. Фиг.1-8), при нажатии на который подается сигнал на контроллер 80 для подачи периодического тока к электромагниту 76 для начала процесса выдачи жидкого концентрата/экстракта 12 из картриджа 50. Жидкий концентрат/экстракт 12 (см. Фиг.1), поданный из картриджа 50, предпочтительно поступает в соединительную трубку 17, жестко закрепленную в зоне 31 размещения картриджа. В то же время контроллер открывает управляющий клапан 18 разбавителем для подачи жидкого разбавителя 14 из резервуара 22 через линию 16 подачи разбавителя в соединительную трубку 17. Струю разбавителя 14 предпочтительно выдают обычно в дозу концентрата/экстракта 12 вблизи трубки 54 для выдачи. Таким образом, равномерную и по существу гомогенную смесь концентрата/экстракта 12 и разбавителя 14 подают в соединительную трубку 17 в зоне 30 выдачи. Такая конфигурация является полезной для предотвращения розлива плохо перемешанного концентрата/экстракта, известного специалистам в данной области как «полосатость» или «эффект зебры». Наиболее предпочтительно разбавитель 14 подавать перпендикулярно выпуску концентрата/экстракта 12, как это показано, для улучшения смешивания.
Предпочтительно, чтобы контроллер 80 продолжал подавать разбавитель 14 в течение небольшого периода после прекращения подачи концентрата/экстракта 12 для очищения соединительной трубки 17 от остатков концентрата/экстракта 12. В альтернативном варианте исполнения соединительная трубка 17 может быть исключена, а линия 16 подачи разбавителя и трубку 54 для выдачи картриджа 50 направляют так, чтобы во время выдачи струя выпускаемого концентрата/экстракта 12 вливалась в струю подаваемого разбавителя 14 для улучшения смешивания.
Сенсорные панели управления 90 (см. Фиг.4-8), предпочтительно содержащие кнопки 93 и переключатели 95, установлены для варьирования крепости напита, с их помощью обеспечивают возможность для потребителя выбирать желаемую крепость напитка. Визуальными индикаторами, например светодиодами (СД), 92 указывают выбранную крепость напитка. Предпочтительно кнопки 93 являются световодами, как показано на чертежах, для канализирования света от СД 92. Визуальные индикаторы, например СД 97a, излучают свет через световоды 99a для указания количества оставшегося концентрата/экстракта 12. Визуальные индикаторы, например СД 97b, излучают свет через световоды 99b для указания количества оставшегося разбавителя 14 в резервуаре 22.
Задание, вводимое потребителем с помощью панелей управления 90, поступает в контроллер 80 для определения количества концентрата/экстракта 12, которое следует смешать с разбавителем 14. Это может быть выполнено путем изменения скорости, с которой разбавитель 14 пропускают через управляющий клапан 18, и/или путем управления электромагнитом 76 для варьирования расхода, обеспечиваемого насосом 41. Предпочтительно, чтобы разбавитель 14 подавался из резервуара 22 под действием силы тяжести, а жидкий концентрат/экстракт 12 подавали из картриджа 50 с расходом, который зависел бы от выбранной крепости напитка. С помощью контроллера 80 предпочтительно компенсируют снижение уровня разбавителя в резервуаре (и имеющего место в результате этого уменьшения расхода разбавителя) путем регулирования работы насоса 41. Регулирование расхода при работе насоса 41 можно производить несколько раз, например 8-10 раз, во время выдачи концентрата/экстракта 12 и разбавителя 14 при отпуске одной емкости напитка. В альтернативном варианте исполнения снижение уровня разбавителя в резервуаре 22 может быть компенсировано во время выдачи путем открывания управляющего клапана 18 в большей степени или путем использования насоса, а жидкий концентрат/экстракт 12 можно подавать из картриджа 50 с постоянным расходом, зависящим только от выбранной крепости напитка.
Специалисту в данной области должно быть понятно, что можно использовать и выбирать различное количество различных заданных установок крепости напитка, например, посредством использования панелей управления 90. Кроме того, крепость напитка можно постоянно варьировать, основываясь на регулировании потребителем выбираемых диапазонов, показанных как предпочтительные для различных типов напитков. В альтернативном варианте исполнения может быть предусмотрен переключатель для обеспечения возможности потребителя подавать сигнал на контроллер 80, указывающий на то, какой тип напитка задан, чтобы контроллер 80 отрегулировал количество подаваемого концентрата/экстракта 12 соответственно. Известны различные способы идентификации типа концентрата/экстракта 12 напитка, находящегося в картридже 50, например использование добавочного идентификатора (ИД). Возможно использование ИД, которые автоматически распознаются контроллером 80 по различной форме или различным индикационным знакам, нанесенным на картридж 50, которые могут быть считаны с помощью контактного датчика 37, расположенного в зоне 31 для размещения картриджа 50 при его установке. ИД 61 на картридже может также содержать ярлык с радиочастотной идентификацией (РЧИД), сообщающийся с датчиком 37, содержащим средства для считывания РЧИД, расположенным, как это показано, или каким-либо другим образом в зоне 31 для размещения. В одном варианте исполнения ИД 61 картриджа может содержать штрихкод или считываемые компьютером символы, считываемые устройством для считывания штрихкода или другим устройством для считывания, расположенным в зоне 31 для размещения. В альтернативном варианте исполнения ИД 61 может содержать центрирующий штифт для введения в действие одного из множества переключателей для информирования контроллера 80 о том, какой тип напитка установлен. В альтернативном варианте исполнения один или большее число функциональных элементов, например насос 41, могут быть выполнены по форме и/или по размерам так, чтобы это указывало на тип напитка и при этом форму и/или размеры функционального элемента мог бы распознавать датчик в зоне 31 размещения картриджа.
Кроме того, как показано на Фиг.2, ИД 11 емкости, например РЧИД, может быть помещен на емкости 19, чтобы его можно было считывать датчиком 13, например устройством для считывания РЧИД, в зоне 30 выдачи. ИД 11 емкости предпочтительно содержит предпочтительную информацию потребителя о крепости напитка. Информация о крепости напитка может быть предварительно запрограммирована или запрограммирована потребителем посредством использования устройства 15 для записи ИД, например устройства для записи РЧИД, находящегося в зоне 30 для выдачи, и использования панелей управления 90 для указания предпочтительной информации потребителя о крепости напитка.
Контроллер 80 предпочтительно осуществляет запись количества циклов работы насоса, выполняемых насосом 41, для определения количества поданного концентрата/экстракта 12. Контроллер 80 соответственно запрашивает СД 97a о количестве концентрата/экстракта 12, оставшегося в картридже 50. Затем контроллер 80 предпочтительно использует информацию, полученную от выводной трубы 88, чтобы запросить СД 99a об уровне разбавителя 14, оставшегося в резервуаре 22.
На Фиг.14-15 представлен второй вариант исполнения картриджа 150 с насосом 141 для использования в устройстве для выдачи согласно второму предпочтительному варианту изобретения. Посредством второго картриджа 150 для жидкости/экстракта производят выдачу жидкого экстракта в зону выдачи способом, подобным тому, как это делают, используя первый картридж 50. Устройство для выдачи содержит зону 131 размещения картриджа с исполнительным механизмом 138, с помощью которого можно вводить в действие насос 141 после установки картриджа 150 для жидкого экстракта. Способ введения в действие, однако, отличается от способа введения в действие первого устройства для выдачи тем, что исполнительный механизм 138 содержит электромагнит с катушкой 176 для воздействия на поршень 157, расположенный внутри насоса 141.
Насос 141 предпочтительно содержит трубку 154 для выдачи, снабженную выпускным отверстием 173 в присоединенной сопловой крышке 162. Трубка 154 для выдачи предпочтительно герметично присоединена к полому корпусу 151 любым подходящим способом.
Насос 141 содержит седло 167 клапана, присоединенное к трубке 154 для выдачи. Предпочтительно, чтобы седло 167 клапана было выполнено за одно целое с трубкой 154 для выдачи. Седло 167 клапана содержит отверстие 183 для пропуска потока жидкого концентрата/экстракта 12 через трубку 154 для выдачи. Шток 163 клапана присоединен, а предпочтительно выполнен за одно целое с головкой 164 клапана и образует клапан 160 для поочередного открывания и закрывания отверстия 183 в седле 167 клапана. Поршень 157 присоединен к штоку 163 клапана с противоположного конца от головки 164 клапана и расположен в контакте со скольжением или с небольшим зазором относительно внутренней поверхности трубки 154 для выдачи для нагнетания концентрата/экстракта 12 через отверстие 183. Посредством кольцевого зазора 184 между поршнем 157 и трубкой 154 для выдачи обеспечивают возможность пропуска потока жидкого концентрата/экстракта 12 из полого корпуса 151 в камеру, образованную между седлом 167 клапана и поршнем 157. Зазор 184 предпочтительно имеет глубину, которая по меньшей мере вдвое больше его ширины, для создания гидравлического сопротивления при высоких скоростях движения поршня. Наличие отверстия 174 в поршне 157 обеспечивает возможность сборки поршня 157 со штоком 163 клапана. Пружину 165 располагают между поршнем 157 и седлом 167 клапана для поддержания головки 164 клапана в контакте с седлом 167 клапана и предотвращения прохода потока жидкости через отверстие 183 клапана. Поршень 157 изготавливают из ферромагнитного материала, например углеродистой стали, ферромагнитной нержавеющей стали или железа, для обеспечения возможности введения в действие с помощью исполнительного механизма 138 для выдачи, и он (поршень) может быть покрыт полимерным материалом, допущенным к применению в пищевой промышленности. Предпочтительно трубку 154 для выдачи и седло 167 клапана изготавливают из полимерного материала. Клапан 160 и пружину 165 предпочтительно изготавливают из подходящего неферромагнитного материала, например полимерного материала или неферромагнитной нержавеющей стали.
Отверстие 173 в присоединенной сопловой крышке 162 предпочтительно выполняют такого размера, чтобы обеспечить возможность прохода потока концентрата/экстракта, частично или полностью распыленного на выходе из трубки 154 для выдачи. Распыление жидкого концентрата/экстракта 12 позволяет производить более полное смешивание концентрата/экстракта 12 и разбавителя 14, предотвращая полосатость и обеспечивая условия, при которых смесь, подаваемая в зону 30 выдачи, в целом является равномерной и гомогенной.
Посредством картриджа 150 производят выдачу жидкого концентрата/экстракта 112 следующим образом. В катушке 176 возбуждают ток, подавая напряжение на катушку 176 от контроллера 80, понуждая поршень 157 к перемещению к электромагнитному центру исполнительного механизма 138 для выдачи и к седлу 167 клапана. Головка 164 клапана, прикрепленная к поршню 157, при этом перемещается вниз вместе с поршнем 157 и отходит от отверстия 183 в седле 167 клапана. Во время перемещения поршня 157 вниз жидкий концентрат/экстракт 12, находящийся между поршнем 157 и седлом 167 клапана, проталкивается через отверстие 183, так как он не закрыт головкой 164 клапана, и выходит через выпускное отверстие 173, и в то же время жидкий концентрат/экстракт 12 из полого корпуса 51 засасывается в зону над поршнем 157 в трубке 154 для выдачи. Полый корпус 51 является предпочтительно сжимаемым, как это было описано выше, и он сжимается для облегчения выхода жидкого концентрата/экстракта 12 из полого корпуса. Затем контроллер 80 прерывает подачу напряжения к исполнительному механизму 138, понуждая поршень 157 к перемещению вверх от седла 167 клапана под действием силы пружины 165. Во время перемещения поршня 157 вверх жидкий концентрат/экстракт проходит из зоны над поршнем 157 через кольцевой зазор 140 в зону между поршнем 157 и седлом 167 клапана. Напряжение, например предпочтительно напряжение в 24 В, при котором создается постоянный ток, или другое подходящее напряжение, при котором создается переменный или постоянный ток, циклически подаваемое и выключаемое, возбуждает периодический ток для постоянного повторения вышеописанного процесса до тех пор, пока не будет произведена выдача желаемого количества жидкого концентрата/экстракта 12.
На Фиг.16 и 17 проиллюстрирован третий вариант исполнения картриджа 250 с насосом 241 для использования в устройстве для выдачи согласно третьему предпочтительному варианту изобретения. Насос 241 действует таким же образом, как и насос 141, описанный выше. Насос 241 предпочтительно содержит трубку 254 для выдачи, содержащую выпускное отверстие 273 в присоединенной сопловой крышке 262. Трубку 254 для выдачи предпочтительно герметично присоединяют к полому корпусу 251. В данном варианте исполнения устройство 10 для выдачи содержит исполнительный механизм 238, снабженный электромагнитом с катушкой 276.
Насос 241 содержит седло 267 клапана, присоединенное к трубке 254 для выдачи в зоне, определенной внутренней поверхностью трубки 254 для выдачи. Седло 267 клапана содержит отверстие 283 для пропуска потока жидкого концентрата/экстракта 12 через трубку 254 для выдачи. Шток 263 клапана присоединен, а предпочтительно выполнен за одно целое с головкой 264 клапана и образует клапан 260 для поочередного открывания и закрывания отверстия 283 в седле 267 клапана. Поршень 257 присоединен к штоку клапана 263 с противоположного конца от головки 264 клапана и расположен в контакте со скольжением или с небольшим зазором относительно внутренней поверхности трубки 254 для выдачи для проталкивания концентрата/экстракта 12 через отверстие 283. Наличие кольцевого зазора 284 между поршнем 257 и трубкой 254 для выдачи и сквозного отверстия 256 обеспечивает возможность пропуска потока жидкого концентрата/экстракта 12. Зазор 284 и отверстие 256 (каждый элемент) предпочтительно имеют глубину, которая по меньшей мере вдвое больше их соответствующих ширин, для обеспечения гидравлического сопротивления при высоких скоростях движения поршня. Пружину 265 располагают между поршнем 257 и седлом 267 клапана для поддержания головки 264 клапана в контакте с седлом 267 клапана и для предотвращения прохода потока жидкости через отверстие 283 клапана. Поршень 257 изготавливают из ферромагнитного материала для обеспечения возможности введения в действие посредством исполнительного механизма 238. Предпочтительно седло клапана 267 также изготавливают из ферромагнитного материала, и оно соответственно действует как наконечник, так что при пропуске тока через катушку генерируемый магнитный поток, в общем, проходит перпендикулярно нижней поверхности поршня 257. Предпочтительно трубку 254 для выдачи изготавливают из полимерного материала. Клапан 260 и пружину 265 (каждый элемент) предпочтительно изготавливают из подходящего неферромагнитного материала, например из полимерного материала или неферромагнитной нержавеющей стали.
На Фиг.18-21 представлен четвертый вариант исполнения картриджа 350 с насосом 341 для использования в устройстве для выдачи согласно четвертому предпочтительному варианту изобретения. Насос 341 предпочтительно содержит трубку 354 для выдачи, содержащую выпускное отверстие 373. Верхняя крышка 381 предпочтительно присоединена к концу трубки 354 для выдачи, а охватываемый запорный соединитель 352 присоединен к верхней крышке 381.
На Фиг.21 показан в разобранном состоянии картридж 350 для концентрата/экстракта, содержащий насос 341 и полый корпус 351 согласно четвертому варианту изобретения. Охватываемый запорный соединитель 352 предпочтительно содержит коническую головку 352a, канавку 352b по окружности, поперечные проходы 352c и канавку 352d кольцевой формы для удерживания уплотнительного кольца. Запорный соединитель 352 присоединяют к охватывающему сопрягаемому соединителю 353, присоединенному к полому корпусу 351. Охватывающий сопрягаемый соединитель 353 содержит заглушку 353a с полостью 353b. Заглушку 353a предпочтительно присоединяют с возможностью удаления или отламывания к седлу 353c, расположенному на конце скважины 353e в корпусе 353f. При использовании охватываемый соединитель 352 вставляют в скважину 353e охватывающего соединителя 353 так, чтобы коническая головка 352a охватываемого соединителя 352 вошла в полость 353b заглушки 353a. При введении охватываемого соединителя 352 заглушка 353a отсоединяется от седла 353c, что обеспечивает возможность прохода концентрата/экстракта 12 из полого корпуса 351, минуя гибкие элементы 353d, через поперечные проходы 352c, через корпус соединителя 352 в трубку 354 для выдачи.
Насос 341 содержит седло 367 клапана, присоединенное к трубке 354 для выдачи в зоне, ограниченной внутренней поверхностью трубки 354 для выдачи. Седло 367 клапана содержит отверстие 383 для пропуска потока жидкого концентрата/экстракта 12 через трубку 354 для выдачи. Шток 363 клапана присоединен, а предпочтительно выполнен за одно целое с головкой 364 клапана и образует клапан 360 для поочередного открывания и закрывания отверстия 383 в седле 367 клапана. Поршень 357 присоединен к штоку 363 клапана с противоположного конца от головки 364 клапана и расположен в контакте со скольжением или с небольшим зазором относительно внутренней поверхности трубки 354 для выдачи для нагнетания концентрата/экстракта 12 через отверстие 383. Через отверстия 356 в поршне 357 поток жидкого концентрата/экстракта 12 может проходить в камеру, образованную под поршнем 357. Пружину 365 располагают между поршнем 357 и седлом 367 клапана для поддержания головки 364 клапана в контакте с седлом 367 клапана и предотвращения прохода потока жидкости через отверстие 383 клапана.
Предпочтительно седло 367 клапана содержит первое кольцо 385 из ферромагнитного материала, вставленное в первую полимерную оболочку 386, и предпочтительно поршень 357 содержит второе кольцо 387 из ферромагнитного материала, вставленное во вторую полимерную оболочку 389. Соответственно седло 367 клапана действует как наконечник таким образом, что когда с помощью исполнительного механизма, например исполнительного механизма 238 из вышеописанного третьего предпочтительного варианта исполнения, создают магнитный поток, он, в общем, проходит перпендикулярно нижней поверхности поршня 357. Ферромагнитный материал, из которого изготавливают кольца 385, 387, может содержать углеродистую сталь, ферромагнитную нержавеющую сталь или железо. Предпочтительно трубку 354 для выдачи изготавливают из полимерного материала. Клапан 360 и пружину 365 (каждый элемент) предпочтительно изготавливают из подходящего неферромагнитного материала, например из полимерного материала или неферромагнитной нержавеющей стали.
Функциональная эффективность картриджа 350 для концентрата/экстракта четвертого предпочтительного варианта исполнения (а также ранее описанных картриджей 50, 150, 250 для концентрата/экстракта 1-3 предпочтительных вариантов исполнения) частично зависит от правильного выбора размеров их соответствующих элементов, конкретно элементов, участвующих в операциях нагнетания. Каждое из отверстий 356 в поршне 357 предпочтительно имеет глубину, которая по меньшей мере вдвое больше его соответствующей ширины, для обеспечения гидравлического сопротивления при высоких скоростях движения поршня. Более предпочтительно, чтобы каждое из отверстий 356 имело глубину, которая в 3-5 раз больше соответствующей ширины. Предпочтительно, чтобы площадь живого сечения в области поршня, равная площади сечения отверстий 356 плюс площадь сечения любого кольцевого зазора между наружным периметром поршня 357 и внутренней поверхностью трубки 354 для выдачи, составляла бы от 20% до 40% площади живого сечения корпуса, равной площади проходного сечения, ограниченной круговым периметром внутренней поверхности трубки 354 для выдачи. Также предпочтительно, чтобы площадь живого сечения отверстия, равная площади проходного сечения отверстия 383 минус площадь поперечного сечения штока 363 клапана в отверстии, составляла бы 2% и 4% площади живого сечения корпуса. Кроме того, предпочтительно, чтобы площадь живого сечения отверстия, равная площади сечения отверстия 373, составляла бы от 5% до 20% площади живого сечения корпуса, а более предпочтительно в диапазоне от 10% до 15%. Действие картриджа 351 для концентрата/экстракта (а также картриджей других предпочтительных вариантов исполнения, описанные выше) основано на очень сложных динамических соотношениях жидкости. Соответственно реальные размеры элементов насоса 341 неизбежно следует варьировать в зависимости от типа концентрата/экстракта, а конкретно от вязкости концентрата/экстракта, и вышеуказанные предпочтительные соотношения могут быть менее подходящими для некоторых жидкостей или при некоторых габаритах насоса 341.
Репрезентативный предпочтительный примерный насос 341 имеет следующие размеры. Предпочтительно корпус 354 имеет внутренний диаметр от 0,4 дюйма до 0,6 дюйма, а более предпочтительно 0,52 дюйма. Поршень 357 предпочтительно имеет наружный диаметр от 0,3 дюйма до 0,5 дюйма, а длину от 0,2 дюйма до 0,4 дюйма, а более предпочтительно имеет наружный диаметр 0,49 дюйма, а длину 0,31 дюйма. Отверстия 356 предпочтительно имеют диаметры от 0,06 дюйма до 0,09 дюйма, а более предпочтительно чередующиеся диаметры от 0,074 дюйма до 0,082 дюйма. Отверстие 383 предпочтительно имеет диаметр от 0,09 дюйма до 0,17 дюйма, а более предпочтительно диаметр составляет 0,13 дюйма. Отверстие 373 предпочтительно имеет диаметр от 0,06 дюйма до 0,12 дюйма, а более предпочтительно диаметр составляет 0,094 дюйма. Шток 363 предпочтительно имеет диаметр в отверстии 383 от 0,06 дюйма до 0,12 дюйма, а более предпочтительно диаметр составляет 0,094 дюйма. Первое кольцо 385 из ферромагнитного материала предпочтительно имеет объем от 0,015 до 0,035 куб. дюйма, а более предпочтительно 0,026 куб. дюйма. Второе кольцо 387 из ферромагнитного материала предпочтительно имеет объем от 0,01 до 0,03 куб. дюйма, а более предпочтительно 0,018 куб. дюйма. Пружина 365 предпочтительно обладает жесткостью от 0,8 до 1,2 фунт-силы/дюйма. Более предпочтительно пружина 365 обладает жесткостью 0,99 фунт-силы/дюйма, имеет наружный диаметр 0,203 дюйма, внутренний диаметр 0,179 дюйма, длину в свободном состоянии 0,5 дюйма, диаметр проволоки 0,012 дюйма, общее число витков 5,75. Из-за факторов, указанных выше, предпочтительный пример может не подходить для выдачи всех типов жидкостей, и элементы насоса 341 могут иметь размеры, выходящие за пределы предпочтительных диапазонов и все же сохранять функциональность.
На Фиг.22-23 представлен пятый вариант исполнения картриджа 450 с насосом 441 для использования в устройстве 10 для выдачи согласно пятому варианту изобретения. Насос 441 предпочтительно содержит трубку 454 для выдачи, содержащую выпускное отверстие 473. Верхний фланец 481 предпочтительно присоединен к концу трубки 454 для выдачи, а охватываемый запорный соединитель 452 присоединен к верхнему фланцу 481. В зависимости от конкретного исполнения трубка 454 для выдачи может быть выполнена как одна часть или в виде множества частей, соединенных вместе.
На Фиг.23 показан в несобранном состоянии картридж 450 для концентрата/экстракта, содержащий насос 441 и полую емкость 451. (Для большей ясности насос 441 показан на Фиг.24 как монолитное изделие. Детали насоса 441 показаны на Фиг.22.) Охватываемый запорный соединитель 452 предпочтительно содержит коническую головку 452a и поперечные проходы 452c. Запорный соединитель 452 присоединяют к охватывающему сопрягаемому соединителю 453, присоединенному к полому корпусу 451. Охватывающий сопрягаемый соединитель 453 содержит заглушку 453а с полостью 453b. Заглушку 453a, расположенную на конце скважины 453e в корпусе 453f, предпочтительно присоединяют к седлу 453c с возможностью удаления или отламывания. При использовании охватываемый соединитель 452 вводят в скважину 453e охватывающего соединителя 453 таким образом, что коническая головка 452a охватываемого соединителя 452 заходит в полость 453b заглушки 453a. Посредством введения охватываемого соединителя 452 заглушку 453a отсоединяют от седла 453c, обеспечивая возможность прохода концентрата/экстракта 12 из полого корпуса 451, минуя гибкие элементы 453d, через поперечные проходы 452c, через корпус соединителя 452 в трубку 454 для выдачи.
Насос 441 содержит седло 467 клапана, присоединенное к трубке 454 для выдачи в зоне, ограниченной внутренней поверхностью трубки 454 для выдачи. Седло 467 клапана содержит отверстие 483 для пропуска потока жидкого концентрата/экстракта 12 через трубку 454 для выдачи. Шток 463 клапана присоединен, а предпочтительно выполнен за одно целое с головкой 464 клапана и образует клапан 460 для поочередного открывания и закрывания отверстия 483 в седле 467 клапана. Головка 464 клапана содержит уплотнительное кольцо 486 для герметичного закрывания, когда головка 464 клапана находится в контакте с седлом 467 клапана. Поршень 457 присоединен к штоку 463 клапана с противоположного конца от головки 464 клапана и расположен в контакте со скольжением или с небольшим зазором относительно внутренней поверхности трубки 454 для выдачи для нагнетания концентрата/экстракта 412 через отверстие 483. Поршень 457 содержит ребра 457a, и благодаря полостям 457b между ребрами 457a обеспечивают возможность пропуска потока жидкого концентрата/экстракта 12. Пружину 465 располагают между расширенной частью штока 463 клапана рядом с поршнем 457 и седлом 467 клапана для удерживания головки 464 клапана в контакте с седлом 467 клапана и для предотвращения прохода потока жидкости через отверстие 483 клапана. Поршень 457 дополнительно содержит мембрану 489, расположенную над верхним концом пружины 465, которая является по меньшей мере одним из перемещаемых и/или гибких элементов, с помощью которых обеспечивают возможность прохода потока жидкости в трубку 454 для выдачи, когда головка 464 клапана находится в контакте с седлом 467 клапана и, наоборот, с помощью которых обеспечивают возможность перемещения жидкости из трубки 454 для выдачи через отверстие 473, когда поршень 457 введен в действие (т.е. когда головка 464 клапана не находится в контакте с седлом 467 клапана), таким образом, что ребрами 457a перемещают мембрану 489 вниз. В предпочтительном варианте исполнения с помощью пружины 465 поддерживают центральную часть мембраны 489, прижимая ее к ребрам 457a поршня 457 (как это показано на Фиг.22), а край мембраны по ее окружности отгибается вверх и вниз при перемещении поршня 457 из открытого положения в закрытое положение и наоборот. В альтернативном варианте исполнения может быть предусмотрено пространство между пружиной 465 и мембраной 489. В положении, показанном на Фиг.22, мембрана 489 должна сместиться вниз, обеспечивая возможность прохода жидкости в зазор между мембраной 489 и кольцом 487 поршня 457. При введении в действие поршень 457 перемещают вниз так, чтобы мембрана 489 была прижата к нижней стороне кольца 487 для обеспечения лучшего нагнетательного действия.
Описанные выше варианты исполнения картриджей для концентрата/экстракта и их соответствующие устройства для выдачи обладают рядом функциональных преимуществ в сравнении со многими известными системами. Использование картриджей 50, 150, 250, 350 и 450 для концентрата/экстракта обеспечивает возможность выдачи точных количеств концентрата/экстракта постоянно и с воспроизводимыми результатами. Картриджи 50,150, 250, 350 и 450 содержат недорогие элементы, что позволяет их использовать как одноразовые изделия в определенных случаях применения. Устройство 10 для выдачи может быть приспособлено к использованию исполнительного механизма 138, 238 и картриджей 150, 250, 350, 450 для выдачи ряда других вязких жидкостей, помимо упомянутых выше горячего кофе, чая и/или шоколада или других напитков, детского питания, жидких приправ, жидких лекарственных препаратов, моющих средств и добавок для стирки или чистки и бесконечного перечня других пищевых и непищевых продуктов. Также с помощью устройства 10 для выдачи можно производить, если это желательно, выдачу одних только вязких жидкостей в емкость без разбавителя; таких вязких жидкостей, которые не требуют разбавления. Кроме того, устройство 10 для выдачи может быть включено в состав множества других устройств для выдачи, например устройства офисного типа для выдачи горячей/холодной воды, питаемого водой, содержащейся в сменных бутылках, и в бытовые и торговые холодильники.
На Фиг.24 и 25 показан картридж 350 с насосом 341, вставленный в соответствующую зону 331 для размещения картриджа прямого устройства 310 для выдачи, выполненного согласно шестому предпочтительному варианту изобретения. Данный вариант исполнения изобретения пригоден к установке в существующих типах систем для смешивания или выдачи жидкостей для выполнения различных регламентированных операций выдачи. В данном варианте исполнения загрузочная дверца 332 шарнирно установлена в устройстве 310 для выдачи, причем шарнир расположен у нижней части загрузочной дверцы 332, подобной загрузочной дверце 32, описанной выше. На Фиг.25 показана загрузочная дверца 332 в открытом положении, в котором картридж 350 для концентрата/экстракта, предпочтительно содержащий ИД 361, может быть введен в зону 331 для размещения картриджа с его насосом 341, вставленным в исполнительный механизм 338.
Предложено предусматривать отдельный контроллер или использовать контроллер существующего оборудования для подачи сигнала в исполнительный механизм 338 посредством переменного или постоянного тока таким же образом, как это описано выше со ссылками на контроллер 80, для выдачи жидкости из картриджа 350. На Фиг.25 показана дверца 332 в закрытом положении, в котором удерживающую пластину 333, жестко присоединенную к дверце 332, вводят в контакт или в альтернативном варианте исполнения располагают вблизи верхней части насоса 341 для удерживания картриджа 350 в надлежащем положении. При такой конфигурации предотвращают возможность закрывания дверцы, когда картридж 350 для концентрата/экстракта не расположен надлежащим образом в зоне 331 для размещения картриджа.
Согласно другому варианту исполнения устройства для выдачи для использования с картриджем 150 для концентрата/экстракта исполнительный выдачной механизм, подобный исполнительному механизму 138, прикрепляют в зоне 331 для размещения картриджа. Исполнительный выдачной механизм содержит электромагнит, который предпочтительно содержит кольцо для фокусирования магнитного потока и наконечник 179, где оба изготавливают из ферромагнитного материала, и катушку, подобную используемой в исполнительном механизме 138. Электромагнит снабжают током, например переменным или постоянным током, от контроллера. В предпочтительном варианте исполнения контроллер периодически подает напряжение в 24 В на катушку для создания тока, который возбуждает периодически магнитное поле.
Прямое устройство 310 для выдачи может быть легко модифицировано для использования с любым из различных типов картриджей 50, 150, 250, 350, 450, описанных выше, путем использования связанных с ними исполнительных механизмов.
На Фиг.26-27 представлена посудомоечная машина 500, выполненная согласно седьмому предпочтительному варианту изобретения. Посудомоечная машина 500 содержит устройство 510 для выдачи жидкого моющего средства, подобное прямому устройству 310 для выдачи, приспособленному к выдаче отмеренного количества концентрата жидкого моющего средства 512 из картриджа 550 для чистящего агента. В альтернативном варианте исполнения картридж 550 для чистящего агента может содержать другие чистящие агенты, например пятновыводители. Картридж 550 для чистящего агента подобен любому одному из картриджей 50, 150, 250, 350 и 450 для концентрата/экстракта, рассмотренных в описанных выше предыдущих предпочтительных вариантах исполнения.
Посудомоечная машина 500 содержит основную дверцу 502 для доступа к зоне 504 для размещения посуды. Устройство 510 для выдачи предпочтительно располагают в основной дверце 502, и оно содержит дверцу 532 устройства для выдачи, посредством которой открывают зону 531 для размещения картриджа, содержащую исполнительный механизм 538, подобный исполнительным механизмам 38, 138, описанным выше. В альтернативном варианте исполнения устройство 510 для выдачи может быть размещено в другом положении в посудомоечной машине 500, или может быть обеспечена возможность установки с внешней стороны дверцы 502 посудомоечной машины. Картриджем 550 для чистящего агента, введенным в зону 531 для размещения, управляют с помощью исполнительного механизма 538 для выдачи жидкого моющего средства 512 или другого подходящего чистящего агента в зоне 504 для размещения посуды во время моечного цикла посудомоечной машины 500. Предпочтительно посредством контроллера 580 регулируют количество жидкого моющего средства 512, выдаваемого исполнительным механизмом 538, а также управляют выполнением операций выдачи во времени в зависимости от типа выбранного моечного цикла. Эти операции можно также регулировать, полагаясь на действия датчика, определяющего чистоту предметов посуды, подвергаемых помывке, по сигналу которого может быть подано добавочное количество моющего средства, если это необходимо.
На Фиг.29-31 представлена стиральная машина 600, выполненная согласно восьмому варианту изобретения. Стиральная машина 600 содержит устройство 610 для выдачи жидких стиральных средств, подобное прямому устройству 310 для выдачи, приспособленное к выполнению выдачи концентрированных стиральных средств 612 из картриджей 650 для стиральных средств. Стиральные средства 612 могут включать моющее средство, мягчитель ткани, отбеливатель, кондиционер для воды или любое подходящее для стирки вещество. Картриджи 650 для стиральных средств подобны картриджам 50, 150, 250, 350, 450 и 550, рассмотренным в описанных выше предыдущих предпочтительных вариантах исполнения.
Стиральная машина 600 содержит основную дверцу 602 для обеспечения доступа к стиральной зоне 604. Устройство 610 для выдачи содержит загрузочную дверцу 632, при открывании которой обеспечивают доступ в зону 631 размещения картриджей, содержащую множество расположенных здесь исполнительных механизмов 638, каждый из которых подобен исполнительным механизмам 38, 138, описанным выше в первом предпочтительном варианте исполнения. Каждый из исполнительных механизмов 638 приспособлен к управлению одним из картриджей 650, установленных с возможностью извлечения в зоне 631 для размещения. В альтернативном варианте исполнения может быть установлен один исполнительный механизм 638, а картриджи 650 могут быть выборочно расположены вблизи одного исполнительного механизма 638, например, с использованием такого механизма, как карусель 902, описанного ниже. Картриджами 650 для стиральных средств после их введения в зону 631 для размещения выборочно управляют с помощью исполнительных механизмов 638 для обеспечения выдачи стиральных средств 612 в зону 604 стирки во время выполнения цикла стирки стиральной машины 600. Предпочтительно с помощью контроллера 680 управляют подачей определенного количества стиральных средств 612, выдаваемых с помощью исполнительных механизмов 638, а также управляют выполнением операций во времени по выдаче в зависимости от выбранного цикла стирки. Кроме того, могут быть установлены датчики для определения уровня чистоты во время стирки, и могут быть поданы добавочные количества моющих средств, если это требуется, с помощью контроллера 680.
На каждом из картриджей 650 предпочтительно может быть установлен идентификатор (ИД) 661 для указания, какой тип стирального средства 612 находится в каждом из картриджей 650. Контроллер 680 предпочтительно использует информацию, размещенную в ИД 661, а также информацию, вводимую потребителем с пульта управления 690 для выполнения выдачи стиральных средств 612 в соответствующих количествах в соответствующие периоды во время выполнения цикла стирки. Предпочтительно контроллер 680 определяет количество стиральных средств 612, выдаваемых из каждого картриджа 650, путем отсчета количества циклов, выполняемых исполнительным механизмом 638, и подает сигнал на пульт управления 690 для оповещения потребителя о том, что один или большее количество картриджей 650 близки к опустошению.
На Фиг.32 и 33 представлено устройство 710 для выдачи лекарственного препарата согласно девятому предпочтительному варианту изобретения. Устройство 710 для выдачи лекарственного препарата подобно устройству 310 для выдачи и приспособлено к дозированию жидкого лекарственного препарата 712 из картриджа 750 с лекарственным препаратом. Лекарственный препарат 712 может содержать лекарства, продаваемые по рецепту или без рецепта для лечения ряда различных заболеваний. Картридж 750 для лекарственного препарата подобен картриджам 50, 150, 250, 350, 450, 550 и 650, рассмотренным в описанных выше предыдущих предпочтительных вариантах исполнения.
Устройство 710 для выдачи содержит зону 731 для размещения, в которой установлен исполнительный механизм 738, подобный исполнительному механизму 38, описанному выше в первом предпочтительном варианте исполнения. Картриджем 750 для лекарственного препарата после его введения в зону 731 для размещения управляют с помощью исполнительного механизма 738 для выполнения выдачи жидкого лекарственного препарата 712 в зоне 730 для размещения емкости, где в дозировочную емкость 719 для лекарственного препарата заливают дозированный лекарственный препарат 712.
Предпочтительно контроллер 780 определяет количество лекарственного препарата 712, выданного исполнительным механизмом 738. Необычный ИД 761 предпочтительно помещают на каждом из картриджей 750 для указания типа лекарственного препарата 712 в картридже 750.
Предпочтительно ИД 761 содержит данные, которые служат инструкцией для контроллера 780, который должен подсказать потребителю на дисплее 792 о том, что следует ввести персональную информацию, используя кнопки 793 на пульте управления 790. Вводимая персональная информация может содержать сведения о возрасте потребителя, его массе и росте. ИД 761 может также содержать данные, которые служат инструкцией для контроллера 780, который должен подсказать потребителю о том, что следует ввести информацию, касающуюся подверженности потребителя аллергиям, или о других лекарствах, принимаемых потребителем, чтобы контроллер мог предупредить потребителя о потенциально возможных побочных эффектах и неблагоприятных взаимодействиях медикаментов. Контроллер 780 предпочтительно использует персональную информацию потребителя совместно с информацией, помещенной в ИД 761, для выполнения выдачи соответствующего количества лекарственного препарата.
Контроллер 780 предпочтительно определяет количество лекарственного препарата 712 выдаваемого из картриджа 750 посредством отсчета количества циклов исполнительного механизма 738 и подает сигналы на пульт управления для предупреждения потребителя о том, что картридж 750 близок к опустошению. Контроллер 780 может хранить в памяти информацию, касающуюся количества лекарственного препарата, остающегося во множестве различных картриджей 750, связывая каждый из картриджей 750 с его необычным ИД 761 таким образом, что картриджи 750 можно вводить и выводить из устройства 710 для выдачи без пагубного воздействия на сохраняемую информацию.
На Фиг.34 и 35 представлено устройство 810 для выдачи, приспособленное к выполнению выдачи смеси, содержащей жидкий концентрат/экстракт детского питания (указанный стрелками 12 в зоне 830 выдачи) и разбавитель (в резервуаре 822 указанный стрелками 14), согласно десятому предпочтительному варианту изобретения. Устройство 810 для выдачи действует таким же образом, как и устройство 10 для выдачи, описанное выше. В устройстве 810 для выдачи используют картридж 850 для концентрата/экстракта, который предпочтительно подобен одному из картриджей для концентрата/экстракта, рассмотренных в описанных выше предыдущих вариантах исполнения. Предпочтительно устройство 810 для выдачи содержит программируемую потребителем информацию о температурах разбавителя, чтобы производить розлив детского питания при желаемой температуре, а также с желаемой заданной концентрацией.
На Фиг.36 и 38 представлено бытовое устройство, предпочтительно холодильник 900, согласно одиннадцатому предпочтительному варианту изобретения. Холодильник 900 содержит устройство 910 для выдачи напитков, приспособленное к выдаче напитка, содержащего жидкий концентрат/экстракт (указанный стрелками 12 в зоне 930 выдачи), и разбавителя (указанного стрелками 14). Устройство 910 для выдачи действует таким же образом, как и устройство 10 для выдачи, и в нем используют картридж 950 для концентрата/экстракта, который предпочтительно подобен одному из картриджей 50, 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850 для концентрата/экстракта. Холодильник 900 предпочтительно содержит питающую линию 916, присоединенную к домашнему водопроводу для обеспечения источника разбавителя 14, например холодной воды, устройства 910 для выдачи. Предпочтительно питающая линия 916 предпочтительно проходит через холодильную камеру 970, и может быть (не обязательно) установлен нагреватель 972. С помощью клапанов 974, 976, таким образом, потребитель может выборочно производить выдачу горячего или холодного разбавителя 14 в зону 330 выдачи, основываясь на входных сигналах от контроллера 980.
Устройство 910 для выдачи может также содержать карусель 902 картриджей, как показано на Фиг.37, для хранения множества картриджей 950 и выборочного ввода и вывода картриджей 950 из зоны 931 для размещения картриджа, где можно выдавать концентрат/экстракт 12 из картриджей 950. Предусмотрены элементы управления 390 для подачи сигнала от потребителя к контроллеру 980 на поворот карусели 902 для выдачи концентрата или экстракта из желаемого одного из картриджей 950. Элементы управления 990 также предпочтительно используют для варьирования крепости напитка и для выбора того, горячий или холодный разбавитель 14 следует смешать с концентратом/экстрактом 12 из выбранного картриджа 950. Входные элементы управления 990 предпочтительно используют для подачи напитка с предпочтительными свойствами, когда один конкретный картридж из картриджей 950 сначала введен в карусель 902 таким образом, что контроллер 980 производит выдачу напитка с предпочтительными свойствами, связанными с конкретным картриджем 950, каждый раз, когда конкретный картридж 950 выбирают и располагают в зоне 931 для размещения с помощью карусели 902. Предпочтительно ИД 961 помещают на каждом из картриджей 950 для указания типа концентрата/экстракта 12 напитка, находящегося в каждом из картриджей 950. Контроллер 980 предпочтительно использует информацию, содержащуюся в ИД 961, а также информацию, вводимую потребителем через входные элементы управления, для выполнения выдачи концентрата/экстракта 12 и горячего или холодного разбавителя 14 в соответствующей пропорции. Визуальными индикаторами, например цифровыми дисплеями, 992 показывают выбранный тип напитка и/или выбранные преференции напитка.
На Фиг.39-40 представлено устройство 1010 для выдачи напитков, питаемое жидкостью, содержащейся в сменных бутылках, согласно двенадцатому предпочтительному варианту изобретения. Устройство 1010 для выдачи приспособлено к выполнению выдачи напитка, содержащего жидкий концентрат/экстракт (указанный стрелками 12 в зоне 1030 выдачи), и разбавителя (указанного стрелками 14). Устройство 1010 для выдачи действует таким же образом, как и устройство 10 для выдачи, и в нем используют картридж 1050, который предпочтительно подобен любому из картриджей для концентрата/экстракта, описанных выше. Подаваемый разбавитель 14 содержат в сменной бутыли 1022 такого типа, который обычно используют в известных автоматах для выдачи, питаемых жидкостью, содержащейся в сменных бутылках.
Описанные выше предпочтительные варианты изобретения обладают рядом функциональных преимуществ в сравнении со многими известными системами для выдачи. С помощью картриджей 50, 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 и 1050 для концентрата/экстракта обеспечивают возможность выдачи точного количества жидкости постоянно и с воспроизводимыми результатами. Картриджи 50, 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 и 1050 содержат недорогие элементы, что позволяет их использовать как одноразовые изделия в определенных случаях применения. Устройства 10, 310, 510, 610, 710, 810, 910 и 1010 для выдачи могут быть приспособлены к содержанию и выдаче ряда различных вязких жидкостей, помимо уже упомянутых.
Хотя выше подробно описаны предпочтительные варианты исполнения изобретения, изобретение не ограничено конкретными описанными вариантами исполнения, которые следует рассматривать просто как примерные. Дополнительные модификации и расширения настоящего изобретения могут быть выполнены, и все такие модификации, по предположению авторов, подпадают под объем настоящего изобретения, определенный прилагаемой формулой изобретения.