АППАРАТ ДЛЯ ЗАВАРИВАНИЯ НАПИТКОВ
DEVICE FOR BREWING BEVERAGES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая заявка касается в целом автоматов для продажи напитков, в частности аппарата для заваривания напитков, содержащего механизм для впрыскивания, взаимодействующий со сменной каруселью, для получения таких напитков высокого качества, как кофе и чай из капсул с исходным материалом или из контейнеров других типов.
Уровень техники
В настоящее время известны несколько различных типов систем для заваривания напитков. Например, для приготовления обычного кофе или кофе по-американски давно стали применять перколяторы и кофеварки капельного типа. Для того чтобы заварить кофе, можно пропускать горячую воду через контейнер с молотым кофе или с другими материалами. Затем готовый кофе стекает в кофейник или в чашку. Также традиционными являются аппараты, использующие высокое давление для приготовления напитков типа эспрессо. Для приготовления эспрессо горячую воду под давлением можно пропускать через молотый эспрессо или другие материалы. Затем готовый эспрессо может литься в чашку. Используют также множество других систем для заваривания напитков.
Один из недостатков известных в настоящее время систем для заваривания напитков проявляется в случае использования их в крупных ресторанах или других заведениях розничной торговли. Например, приготовление высококачественного эспрессо на традиционном оборудовании в крупном ресторане может занять слишком много времени. Подобно этому, приготовление чашки чая тоже может оказаться слишком длительным процессом. В результате может ухудшиться качество напитка, либо клиент может отправиться в другое место за желаемым напитком.
Кроме того, даже если и можно приготовить достаточное количество обычного кофе или кофе по-американски в крупном ресторане или в заведении любого другого типа, посетитель может пожелать, чтобы напиток для него приготовили прямо при нем. Однако заваривание в небольших количествах кофе или других напитков для такого ресторана или заведения другого типа может оказаться делом непрактичным или нерентабельным с точки зрения затрат времени или объема.
Автомат для продажи чая или кофе, выдающий по одной порции напитка, представлен в патенте США №6786134 на имя Грина, находящемся в коллективной собственности, под названием «Автомат для изготовления кофе и чая». В этом патенте описана и заявлена система приготовления напитков, имеющая в своем составе узел транспортировки, узел загрузки, устройство впрыскивания и устройство удаления. Раскрытие патента США №6786134 включено сюда в полном объеме путем ссылки, приведено здесь полностью в качестве ссылки. В этом патенте, в особенности, продемонстрировано применение впрыскивающей головки, способной передвигаться по шасси впрыскивания при помощи опорной пластины, направляющего шкива и эксцентрикового кулачка. Кроме того, в системе удаления применяется подъемная площадка, управляемая соленоидом и вращающейся лопастью. Несмотря на то, что такой аппарат выдает одиночные порции кофе, чая или других высококачественных напитков с достаточной скоростью и эффективностью, желательно было бы усовершенствовать его компоненты, описанные в этом патенте.
Раскрытие изобретения
Настоящая заявка описывает систему разлива, выполняющую впрыскивание жидкости в несколько контейнеров. В состав такой системы разлива может входить карусель, куда помещают контейнеры, и система впрыскивания, расположенная около карусели. Система впрыскивания может содержать поршень для осуществления контакта с контейнером. В состав поршня может входить впрыскивающая поверхность, связанная с внутренней пружиной таким образом, что эта внутренняя пружина прижимает впрыскивающую поверхность к контейнеру.
В состав системы впрыскивания может входить эксцентриковый кулачок, взаимодействующий с поршнем. Эксцентриковый кулачок может приводиться в движение кулачковым микровыключателем. Кулачковый микровыключатель может содержать ряд стопоров и концевой выключатель. Впрыскивающая поверхность может содержать прокладку и расположенное в ней впрыскивающее отверстие. Внутренняя пружина может быть представлена предварительно сжатой пружиной.
В состав такой системы разлива может также входить пара ограничителей в виде пластин, а карусель может располагаться между этими ограничителями на шпильке карусели. Шпилька карусели может фиксироваться в карусели при помощи подпружиненного кронштейна. Кроме того, в состав такой системы разлива может входить приводной двигатель карусели, а карусель может содержать зубья для связи с приводным двигателем.
Кроме того, в состав системы разлива может входить система удаления, расположенная около карусели. Карусель может содержать несколько расположенных в ней отверстий, а в состав системы удаления может входить несколько выталкивателей, расположенных таким образом, что вращение карусели приводит к вращению выталкивателей. Ряд выталкивателей входит в отверстия карусели по мере ее вращения. Кроме того, в состав системы удаления может входить направляющее устройство и отверстие для удаления капсул.
Настоящая заявка далее описывает систему разлива для впрыскивания жидкости в несколько контейнеров. В состав такой системы разлива может входить карусель, в отверстиях которой удерживается ряд контейнеров, а также расположенные около карусели система впрыскивания и система удаления. В состав системы удаления может входить ряд выталкивателей, расположенных таким образом относительно отверстий карусели, что вращение выталкивателей приводит к выбрасыванию одного из контейнеров из соответствующего отверстия карусели. Вращение карусели заставляет выталкиватели вращаться. Система удаления может содержать направляющее устройство и отверстие для удаления капсул, расположенные около карусели.
В настоящей заявке также описан способ впрыскивания жидкости в ряд контейнеров. Этот способ может включать размещение ряда контейнеров на карусели, поворот первого контейнера вокруг поршня со сжатой пружиной, прижатие поршня со сжатой пружиной к первому контейнеру посредством вращения эксцентрикового кулачка, впрыскивание жидкости в контейнер, затем вращение карусели и удаление первого контейнера. Вращение карусели может приводить к вращению выталкивателей. Вращение выталкивателей приводит к удалению первого контейнера.
Эти и другие особенности настоящего изобретения будут понятны специалистам в данной отрасли после рассмотрения поданного ниже подробного описания с сопутствующими фигурами, а также прилагающейся формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид сверху в перспективе описанного здесь аппарата для заваривания напитков.
Фиг.2 - еще один вид сверху в перспективе аппарата по Фиг.1.
Фиг.3 - вид снизу в перспективе аппарата по Фиг.1.
Фиг.4 - вид сверху (в плоскости) аппарата по Фиг.1.
Фиг.5 - вид снизу (в плоскости) аппарата по Фиг.1.
Фиг.6 - вид сбоку в перспективе системы впрыскивания аппарата по Фиг.1, с поршнем в разрезе.
Фиг.7-9 - виды в перспективе капсулы, которая может применяться для аппарата по Фиг.1.
Осуществление изобретения
Теперь обратимся к фигурам, на которых одни и те же цифровые обозначения относятся к одним и тем же деталям на всех показанных видах. На Фиг.1-5 показан описанный здесь аппарат для заваривания напитков 100. Хотя здесь используется термин «аппарат для заваривания напитков», однако описанное устройство можно применять в любом процессе, включающем впрыскивание жидкости или другого вещества в ряд контейнеров. Аппарат для заваривания 100 можно также использовать с другими компонентами автомата для разлива кофе или чая или с аппаратом другого типа, например, с описанными в упоминавшемся выше патенте США №6786134. Эти другие системы могут включать без ограничения систему контроля воды с бойлером, узел загрузки, средства управления различного типа, а также другие системы. К подобным системам разлива, которые могут использоваться здесь, могут относиться системы, описанные в опубликованной заявке США Грина №2004/0255790, озаглавленной «Автомат для продажи кофе и чая», а также в опубликованной заявке США №2005/0188854 на имя Грина, озаглавленной «Автомат для продажи кофе и чая». Раскрытия этих патентов и заявок включены в настоящую заявку в полном объеме путем ссылки. С описанной здесь системой могут использоваться и другие подобные системы. Аппарат для заваривания напитков 100 можно присоединять к этим другим системам путем крепления его к бойлерному щитку 110 или другим подобным устройствам крепления. Бойлерный щиток 110 показан на Фиг.1, однако, на остальных фигурах он отсутствует с целью более отчетливого рассмотрения других компонентов аппарата для заваривания напитков 100.
В аппарате для заваривания напитков 100 можно использовать капсулы с заварочным материалом 115 или другие типы контейнеров. Примером применимой здесь капсулы 115 является показанная на Фиг.7-9, а также в патенте США №6948420 на имя Киршнера, находящемся в коллективной собственности, под названием «Кофейная и чайная капсула». Подобные капсулы представлены в опубликованной заявке США №2005/0183581 на имя Киршнера, озаглавленной «Кофейная и чайная капсула»; в опубликованной заявке США №2005/0241489 на имя Киршнера, озаглавленной «Кофейная и чайная капсула» (принята в данное время); в опубликованной заявке США №2006/0196364 на имя Киршнера, озаглавленной «Кофейная и чайная капсула»; в опубликованной заявке США №2007/0181005 Киршнера, озаглавленной «Системы для варьирования насыщенности кофе»; в опубликованной заявке США №2008/0028948 Киршнера, озаглавленной «Капсула для дисперсных материалов», при этом могут применяться и другие типы. Раскрытие этого патента и заявок включены сюда в полном объеме путем ссылки. Можно использовать также другие типы контейнеров или их сочетания.
Конструкция аппарата для заваривания напитков 100 может включать в себя основание 120. Основание 120 может состоять из нижнего ограничителя 130 и верхнего ограничителя 140. Нижний и верхний ограничители 130, 140 могут быть изготовлены из литой пластмассы или из любого приемлемого материала. Нижний и верхний ограничители 130, 140 могут быть отлиты или сформированы так, чтобы иметь ряд отсеков для крепления описанных ниже компонентов, или иначе по желанию. Нижний и верхний ограничители 130, 140 можно соединять болтами 150 или другими средствами крепления.
Аппарат для заваривания 100 может включать в себя карусель 160, расположенную между нижним и верхним ограничителями 130, 140. Карусель 160 может иметь в основном форму диска, хотя применимы и другие формы. Карусель 160 можно изготовлять из литой пластмассы, из обычных металлов, таких как нержавеющая сталь, алюминий или из подобных материалов, устойчивых к коррозии. Карусель 160 может иметь ряд расположенных в ней отверстий 170 для капсул. Размеры этих отверстий 170 могут быть выбраны такими, чтобы в них могли вставляться капсулы с заварочным материалом 115 или контейнеры других типов. Размеры и количество отверстий для капсул 170 могут варьироваться. Карусель 160 может иметь зубья 180 для осуществления зубчатой передачи, которые могут быть сформированы как одно целое с каруселью или прикреплены к ней. Эти зубья 180 могут использоваться для привода карусели, что будет подробно описано ниже. На карусели 160 также могут размещаться стопоры, изготовленные как одно целое с каруселью или прикрепленные к ней. Эти стопоры 190 могут применяться для управления движением карусели 160, что будет подробно описано ниже. Здесь можно использовать и другие типы средств управления или привода.
Карусель 160 может устанавливаться и вращаться на проходящей сквозь нее шпильке 200. Шпилька карусели 200 может проходить через верхний ограничитель 140, через карусель 160, нижний ограничитель 130 и фиксироваться зажимом 210 и колесным кронштейном 220. Шпилька карусели 200 может быть изготовлена из термопластика, распространенных металлов или из других устойчивых к коррозии материалов. С помощью зажима 210 и колесного кронштейна 220 шпильку 200 можно вставлять и вынимать. Зажим 210 и колесный кронштейн 220 могут быть закреплены на нижнем ограничителе 130. Один конец колесного кронштейна 220 может располагаться между концом шпильки 200 и зажимом 210. Другой конец колесного кронштейна 220 может быть прижат пружиной 230. Нажатие на колесный кронштейн 220 дает возможность вынуть шпильку 200 из зажима 210 и в целом из аппарата для заваривания 100. Затем пружина 230 вынуждает колесный кронштейн 220 и зажим 210 вернуться в положение запирания.
На нижнем ограничителе 130 может располагаться приводной двигатель 240 карусели. Приводной двигатель 240 карусели может представлять собой обычный двигатель постоянного тока или подобное электрическое приводное устройство. Приводной двигатель 240 может быть соединен с шестерней 250. Шестерня 250 может иметь стандартную конструкцию. Шестерня 250 может входить в зацепление с зубьями 180 карусели 160, осуществляя ее вращение посредством этого зацепления. Здесь можно применять и другие приводные устройства.
На нижнем ограничителе 130 может располагаться концевой выключатель 260 карусели. Этот концевой выключатель 260 может быть связан с двигателем 240 и может взаимодействовать со стопорами 190 на карусели 160 с тем, чтобы управлять поворотом карусели 160. Концевой выключатель 260 может представлять собой обычный выключатель нажимного типа. Здесь можно применять и другие средства управления подобного типа. Приводной двигатель 240 карусели будет поворачивать карусель 160 до тех пор, пока следующий стопор 190 не достигнет концевого выключателя 260.
Аппарат для заваривания 100 также включает в себя систему впрыскивания 270, установленную на верхнем ограничителе 140. Система впрыскивания 270 может включать в себя поршень 280, расположенный внутри матрицы 290 на верхнем ограничителе 140. Поршень 280 может быть изготовлен из литой пластмассы или из материалов подобного типа. Как показано на Фиг.6, поршень 280 может иметь в основном круглое сечение и иметь пару салазок 300 по бокам. В каждой паре салазок 300 может быть расположена пружина 310. Салазки 300 могут располагаться внутри направляющей 320, являющейся частью матрицы 290. Направляющая 320 позволяет поршню 280 выполнять движение вверх и вниз внутри матрицы 290. Поршень 280 может содержать верхнюю пластину 330, внутреннюю пружину 340 и нижнюю прокладку 350. Отверстие впрыскивания 360 может располагаться в нижней прокладке 350. Отверстие впрыскивания 360 может сообщаться с трубопроводом высокого давления 370. Через отверстие 360 жидкость из трубопровода высокого давления 370 может подаваться к капсулам 115.
Система впрыскивания 270 также может включать в себя ее приводную систему 380. Приводная система 380 для впрыскивания может включать в себя эксцентриковый кулачок 390. Эксцентриковый кулачок 390 может взаимодействовать с верхней пластиной 330 поршня 280, заставляя ее двигаться. Эксцентриковый кулачок 390 может располагаться на валу 400. Вал 400 может быть расположен между опорными фиксаторами 410. Фиксаторы 410 могут располагаться на матрице 290, установленной на верхнем ограничителе 140. Вращение вала 400 может осуществляться от приводного двигателя 420. Приводной двигатель 420 может представлять собой обычный двигатель постоянного тока, подобный приводному двигателю карусели 240, описанному выше, или электрическое приводное устройство подобного типа.
Приводной двигатель 420 может управляться кулачковым микровыключателем 430. На кулачковом микровыключателе 430 может располагаться ряд стопоров 440. Кулачковый микровыключатель 430 взаимодействует с микровыключателем 450. Микровыключатель 450 также расположен на верхнем ограничителе 140. Микровыключатель 450 может быть обычным выключателем нажимного типа. Могут применяться и другие средства управления. Приводной двигатель 420 поворачивает вал 400 и кулачковый микровыключатель 430 до достижения следующего стопора 440.
Вращение вала 400 также приводит к вращению эксцентрикового кулачка 390. Вращение эксцентрикового кулачка 390 вынуждает поршень 280 двигаться вниз, в результате чего нижняя прокладка 350 и отверстие впрыскивания 360 могут вступить в контакт с капсулой 115 или с контейнером другого типа. Под воздействием поршня 280 прокладка 350 герметично прижимается к капсуле 115. Внутренняя пружина 340 заранее сжата настолько, чтобы избежать необходимости регулировки, а также предотвратить слипание. Гибкость приводной системы 380 отличает ее от фиксированных соединений, используемых в патенте США №6786134, описанном выше. Применение фиксированных соединений обычно требует периодически производить регулировки для обеспечения герметичности контакта и надлежащего функционирования. Дальнейший поворот вала 400 поднимает поршень 280, разрывая его контакт с капсулой 115.
Аппарат для заваривания 100 может также содержать систему удаления 450. Система удаления 450 может содержать колесо-выбрасыватель 470, расположенное под нижним ограничителем 130. Колесо-выбрасыватель 470 в основном может иметь форму звезды, лучи которой образованы четырьмя выталкивателями 480. Можно использовать любое количество выталкивателей 480. Колесо-выбрасыватель 470 может связываться с колесным кронштейном 220 при помощи вала 490. Выталкиватели 480 входят снизу в отверстия 170 карусели 160. Взаимодействие между отверстиями карусели 170 и выталкивателями 480 заставляет колесо-выбрасыватель 470 вращаться по мере вращения карусели 160. Таким образом, колесо-выбрасыватель 470 и система удаления 450 могут двигаться автономно. Это отличает систему удаления 450 от электрических/механических систем, представленных в описанном выше патенте США №6786134 и от соответствующих систем управления. Длина выталкивателей 480 также выбрана достаточной для того, чтобы в процессе вращения выталкивателей 480 и карусели 160 выталкиватели 480 могли выталкивать вверх капсулу 115 или другой объект, находящийся в отверстии 170.
В состав системы удаления 460 также может входить направляющий лоток 500 для удаления капсул. Направляющий лоток 500 может иметь в основном удлиненную U-образную форму. Форма лотка может быть и другой. Направляющий лоток 500 для удаления капсул может быть расположен на верхнем ограничителе 140. Колесо-выбрасыватель 470 и направляющий лоток для капсул 500 могут располагаться таким образом, чтобы по мере вращения карусели 160 выталкиватели 480 выталкивали капсулу 115 или другой объект из отверстий 170, и капсула 115 выпадала бы на направляющий лоток 500. В направляющем лотке 500 может располагаться стабилизатор для удаления капсул 510. Этот стабилизатор для капсул 510 может представлять собой направленную вниз наклонную плоскость, расположенную внутри направляющего лотка 500. Стабилизатор 510 может быть направлен к расширенному выходному отверстию 520. Выпав в направляющий лоток 500, отработанные капсулы 115 могут скользить вниз по стабилизатору 510 и в выходное отверстие 520.
При употреблении аппарат для заваривания 100 можно применять для заваривания кофе, чая или других напитков путем подвода капсул 115 или других контейнеров, находящихся в отверстиях карусели 170, к системе впрыскивания, подачи воды или другого разбавителя посредством системы впрыскивания 270 и последующего выброса капсул 115 системой удаления 460. В частности, в отверстия 170 карусели 160 можно поместить ряд капсул 115. Приводной двигатель 240, связанный с концевым выключателем 260, может выполнить поворот карусели 160.
Как только каждая из капсул 115 окажется расположенной под системой впрыскивания 270, поршень 280 может прижиматься к этой капсуле 115. Горячая вода под давлением из отверстия впрыскивания 360 может быть пропущена через капсулу 115. Под воздействием привода системы впрыскивания 380 поршень 280 может занять такое положение, чтобы эксцентриковый кулачок 390 вынуждал верхнюю пластину 330 приводить нижнюю прокладку 350 в положение контакта с капсулой 115. Эксцентриковый кулачок 390 может приводиться в движение валом 400 от приводного двигателя 420 под управлением кулачкового микровыключателя 430 и микровыключателя 450. Поршень 280 остается в положении контакта с капсулой 115, пока через нее не пройдет достаточное количество воды. Затем привод системы впрыскивания 380 продолжает вращение эксцентрикового кулачка 390, в результате чего поршень 280 возвращается в свое исходное положение.
Затем карусель 160 продолжает поворачиваться до тех пор, пока отработанная капсула не вступит в контакт с системой удаления 460. Выталкиватели 480 колеса-выбрасывателя 470 выталкивают капсулу 115 вверх из отверстия 170 в направляющий лоток 500, вниз по стабилизатору 520 и наружу через выходное отверстие 520. Затем капсулы 115 можно утилизировать или перерабатывать общепринятым способом.
Следует понимать, что все вышесказанное относится только к предпочтительным вариантам исполнения настоящего изобретения, и что специалист в данной области может сделать многочисленные изменения и модификации, не выходя за пределы общих тенденций и объема изобретения, определенного поданной ниже формулой изобретения и ее эквивалентами.