УЗЕЛ ВПРЫСКИВАНИЯ И МАШИНА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА С ТАКИМ УЗЛОМ
INJECTION UNIT AND BEVERAGE PREPARATION MACHINE WITH SUCH UNIT

Изобретение относится к узлу впрыскивания в машине для приготовления напитка. Более конкретно, изобретение относится к узлу впрыскивания, сконструированному таким образом, чтобы вмещать в себя некоторую порцию расходуемых ингредиентов, таких как молотая масса, растворимый порошок или жидкий концентрат, в которую впрыскивается жидкость, предпочтительно вода, для экстракции, заваривания или растворения вещества, содержащегося в этих ингредиентах.
Подобные узлы впрыскивания обычно содержат инжекционную камеру, в которой жидкость приводится в соприкосновение с расходуемыми ингредиентами для приготовления напитка. Инжекционная камера обычно состоит из нижней части, предназначенной для размещения в ней некоторой порции расходуемых ингредиентов, как упакованных в пакет (капсулу или фильтровальную бумагу), так и не упакованных, и из верхней части, снабженной впускным компонентом для жидкости. Указанные нижняя и верхняя части могут двигаться  относительно друг  друга таким образом, чтобы имелась возможность открывать инжекционную камеру и помещать в нее порцию расходуемых ингредиентов или удалять их. Кроме того, узел впрыскивания включает в себя механизм, обеспечивающий» открывание, закрывание и фиксацию инжекционной камеры в соответствии с различными этапами в приготовлении напитка.
Было разработано и выпущено на рынок много механизмов для приведения в действие инжекционной камеры. Один из них, описанный в документе US 5531152, содержит корпус, образованный двумя жестко установленными на опоре стойками, кулачок, установленный на опоре с возможностью поворота, и толкатель, установленный с возможностью поступательного перемещения по стойкам. Кулачок и толкатель взаимодействуют по наклонным поверхностям, так что, когда кулачок поворачивается на своей опоре, кулачковый толкатель скользит, поднимаясь, по стойкам. Кроме того, узел впрыскивания включает в себя инжекционную камеру, имеющую верхнюю часть с впускным компонентом для жидкости, закрепленным на корпусе, и нижнюю часть с соплом, через которое течет напиток. Нижняя часть свободна и сконструирована таким образом, чтобы вмещать порцию кофе.
Функционирование такого узла впрыскивания является простым и эффективным. Нижняя часть помещается на кулачковый толкатель, и кулачок поворачивают, используя рычаг, который к нему прикреплен. Кулачковый толкатель приводит нижнюю часть в движение в направлении вверх и плотно прижимает ее к верхней части. В результате инжекционная камера герметично закрывается благодаря наличию уплотнения, и жидкость может быть впрыснута в образованную двумя частями камеру, в которую помещен фильтрующий пакет, содержащий кофе.
Несмотря на простоту и надежность конструкции такой узел впрыскивания не лишен недостатков, в частности, в отношении размера пространства, которого он требует. Более конкретно, такой узел впрыскивания не позволяет напитку вытекать непосредственно под нижней частью. Сопло, через которое, как подразумевается, течет напиток, проходит в направлении передней части узла впрыскивания, и емкость для сбора напитка должна быть смещена в направлении передней части по отношению к узлу впрыскивания. Таким образом, машина с таким узлом в значительной мере лишена компактности.
Задача изобретения заключается в устранении этого недостатка путем создания узла впрыскивания, имеющего инжекционную камеру, образованную верхней и нижней частями, которая приводится в действие кулачковым механизмом с наклонными взаимодействующими поверхностями, причем данный узел позволяет напитку вытекать вертикально из нижней части. Более конкретно, узел впрыскивания для приготовления напитка из расходуемых ингредиентов и жидкости содержит корпус, в котором установлены: инжекционная камера для вмещения порции ингредиентов, имеющая нижнюю и верхнюю части, по меньшей мере одна из которых установлена с возможностью перемещения; кулачок и кулачковый толкатель, которые установлены с возможностью вращательного и поступательного перемещения соответственно и с возможностью взаимодействия по наклонным поверхностям для закрывания инжекционной камеры. В соответствии с изобретением верхняя часть инжекционной камеры установлена с возможностью поступательного перемещения в корпусе, а кулачок и толкатель соединены с верхней частью инжекционной камеры так, чтобы обеспечивать возможность открывания и закрывания этой инжекционной камеры. Благодаря этому пространство под нижней частью инжекционной камеры полностью свободно, что позволяет установить туда емкость для сбора напитка. Такой узел впрыскивания является простым, надежным и значительно более компактным.
Предпочтительно верхняя часть инжекционной камеры содержит средства впрыскивания жидкости, имеющие радиальный подводящий канал, обеспечивающий подачу жидкости в радиальном направлении относительно  упомянутой верхней части. Это позволяет установить верхнюю часть таким образом, чтобы она перемещалась поступательно, причем ее приводит в действие кулачок или набор кулачков, установленных непосредственно над верхней частью.
Предпочтительно узел впрыскивания включает в себя регулировочную деталь для регулировки силы зажима инжекционной камеры, прикладываемой элементами кулачкового механизма. Регулировочная деталь выполнена таким образом, чтобы управлять зажимом, который может обеспечиваться защелкивающимися или другими эквивалентными средствами. Средства запирания на основе кулачка позволяют с легкостью вставлять средства для регулирования эффективной силы зажима, не вызывая никаких технических сложностей. Таким образом, имеется возможность контролировать силу зажима при изготовлении узла впрыскивания. Это позволяет в процессе установки с легкостью корректировать разброс размеров собираемых деталей, образующих этот узел, получая тем самым изделия, которые настроены на оптимальную силу зажима.
Предпочтительно нижняя часть инжекционной камеры образована держателем капсулы. Держатель капсулы может быть съемным, наподобие выдвижного ящичка, скользящего в выемке корпуса. Одним из преимуществ такого выполнения является то, что нижняя часть выполнена настолько простой, насколько это возможно, обеспечивая при этом не только уменьшение габаритов устройства, но и упрощение извлечения и загрузки капсул.
Предпочтительно упомянутые наклонные поверхности кулачка и толкателя имеют первые участки с большим наклоном и продолжающие их в угловом направлении вторые участки с малым наклоном. Таким образом, закрывание происходит в конечной части перемещения кулачкового толкателя при его меньшем осевом смещении и при большом повороте действующего на толкатель кулачка. Это повышает точность зажима и надлежащую герметизацию, а также позволяет приспособиться к возможным разбросам размеров капсул, которые возникают в процессе их изготовления и/или от расширения пластмассы вследствие ее нагревания впрыскиваемой жидкостью.
Предпочтительно средства впрыскивания включают в себя по меньшей мере одну полую иглу для протыкания капсулы и для впрыскивания в нее жидкости. Полая игла может быть расположена со смещением от центральной оси, определяющей направление закрывания верхней части. Механизм такого рода протыкания и впрыскивания согласно настоящему изобретению имеет то преимущество, что обеспечивает высокую силу закрывания, которая упрощает протыкание и обеспечивает надлежащую герметизацию. Кроме того, вследствие линейности опускания верхней части и расположения иглы со смещением от центра поверхности капсулы, формируется такая струя жидкости в капсуле, которая обеспечивает лучшее растворение растворимых ингредиентов, таких как сухое молоко или шоколадный порошок.
Изобретение также относится к машине для приготовления напитка, снабженной таким узлом впрыскивания.
Следует отметить, что под термином «напиток» понимается любой тип приготовленного жидкого продукта, включая супы, соусы, детские молочные смеси и т.д.
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из дальнейшего подробного описания примера выполнения узла впрыскивания, соответствующего изобретению, и машины для приготовления напитка с таким узлом. Данный пример приведен исключительно в иллюстративных и неограничивающих целях и поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена машина для приготовления напитка, соответствующая первому варианту осуществления изобретения, общий вид с частичным разрезом;
на фиг.2 - машина, показанная на фиг.1, вид в продольном разрезе;
на фиг.3 и 4 - машина для приготовления напитка, соответствующая второму варианту осуществления изобретения, виды сбоку;
на фиг.5 - машина, соответствующая первому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг.6 и 7 показана машина в сложенном положении, виды сверху и в перспективе соответственно;
на фиг.8 и 9 показана машина в разложенном положении, виды сверху и в перспективе соответственно;
на фиг.10-12 показан узел впрыскивания в соответствии с первым вариантом его выполнения, виды в перспективе с пространственным разделением деталей, в разрезе в верхнем положении и в разрезе в нижнем положении соответственно;
на фиг.13 показаны два элемента узла впрыскивания, соответствующего первому варианту его выполнения, вид в перспективе;
на фиг.14 узел впрыскивания и его органы управления в соответствии с первым вариантом выполнения этого узла, вид сверху;
на фиг.15 - узел впрыскивания в соответствии со вторым вариантом его выполнения, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг.16 и 17 показан первый элемент узла впрыскивания в соответствии со вторым вариантом его выполнения, виды сбоку и сверху соответственно;
на фиг.18 и 19 показан второй элемент узла впрыскивания в соответствии со вторым вариантом его выполнения, виды в перспективе и в осевом разрезе соответственно;
на фиг.20 и 21 показана машина в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, виды в разрезе и в перспективе соответственно.
Машина для приготовления напитка, показанная на фиг.1 и 2, традиционно содержит кожух 1, определяющий внутренний объем машины, в котором размещены: шланг 2 для циркуляции жидкости, обычно воды, для приготовления напитка; насос 3 для подачи жидкости в шланг 2; нагреватель 4 жидкости, например блочный, для доведения жидкости до требуемой температуры; электронные средства 5 управления насосом 3 и блочным нагревателем 4, и узел 6 впрыскивания, в котором жидкость впрыскивается в инжекционную камеру с ингредиентами для извлечения из них вещества с целью приготовления напитка. Упомянутое вещество извлекается в узле 6 впрыскивания либо путем экстрагирования, например, для приготовления кофе из молотой массы, или путем заваривания, например, для приготовления чая или отвара из кусочков листьев, или растворением, например, для приготовления напитка на основе кофе, молока и/или шоколада с использованием растворимых порошков. В показанном варианте осуществления изобретения узел 6 впрыскивания содержит опору 7, выполненную так, чтобы вмещать в себя сменную капсулу, и установленную с возможностью скольжения наподобие выдвижного ящика. Эта опора 7 капсулы может быть выполнена с возможностью вмещения капсулы типа той, что относится к типу, описанному в документах ЕР 1472156 и ЕР 1688072. Как вариант, опора 7 может быть выполнена таким образом, чтобы вмещать фильтровальный пакетик «саше» или любой другой тип мягкой или жесткой упаковки. Она может также быть сконструирована таким образом, чтобы непосредственно вмещать неупакованную порцию молотой массы, растворимого вещества или жидкого концентрата.
В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения шланг 2 имеет жесткий центральный участок 2с из металлической трубки, например из меди, встроенный в блочный нагреватель, и два гибких участка 2а и 2b по обеим сторонам от жесткого участка 2с блочного нагревателя, выполненные, например, из силиконовых трубок. Участки трубки соединены посредством жестких соединительных патрубков, установленных, например, на блочном нагревателе. Конечно, в качестве альтернативного варианта могут использоваться и другие встроенные в линию средства нагревания, такие как патронный электронагреватель или трубчатый нагреватель. Насос 3 имеет заборный соединительный патрубок 8 и нагнетательный патрубок 9, с которым соединен участок 2а шланга. Участок 2b шланга соединен с узлом 6 впрыскивания, а центральный участок 2с проходит через блочный нагреватель 4 для повышения температуры жидкости. В опоре 7 капсулы узла 6 впрыскивания имеется канал 10, через который может вытекать приготовленный напиток.
Машина для приготовления напитка может не включать в себя резервуар для жидкости, а содержать средства забора жидкости из внешнего резервуара. Эти средства могут быть, по меньшей мере, частично развернуты снаружи кожуха. В первом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2, средства забора жидкости образованы гибким заборным шлангом 11, расположенным во внутреннем пространстве кожуха 1 и присоединенным первым концом к заборному соединительному патрубку 8 насоса 3. Шланг 11 может быть извлечен наружу из внутренней части кожуха 1 через отверстие 12 в кожухе 1, так что его второй конец может быть погружен в жидкость, содержащуюся во внешнем по отношению к машине резервуаре, данный резервуар может представлять собой фляжку, бутылку или любую другую емкость с отверстием 12. Отверстие 12 закрывается съемной крышкой 13.
Конструкция, соответствующая этому описанному варианту осуществления изобретения, позволяет уменьшить внутреннее пространство кожуха 1 вследствие отсутствия в кожухе резервуара для жидкости и опоры для него резервуара. Таким образом, машина для приготовления напитка, соответствующая настоящему изобретению, является более компактной и легкой по сравнению с известными машинами. Благодаря такому выполнению машину можно легко транспортировать и складировать. Ее функционирование аналогично функционированию традиционной машины, за исключением того что жидкость забирается насосом 3 из внешнего резервуара, независимого от машины, разворачиваемым шлангом 11.
Машина, соответствующая изобретению, также может включать в себя небольшой резервуар (максимальной емкостью 250 мл), который может быть как съемным, так и не съемным.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2, кожух 1 включает в себя отсек 14, расположенный вблизи насоса 3, например над ним. В этом отсеке 14 располагается гибкий заборный шланг 11. В отсеке 14 имеется внутреннее отверстие 15 для прохода через него и присоединения заборного шланга 11 к насосу 3. В одном из вариантов выполнения (не показанном на чертежах) гибкий заборный шланг 11 может полностью помещаться в отсеке, не расположенном вблизи насоса 3. На время, необходимое для приготовления напитка, этот шланг полностью извлекается из упомянутого отсека и затем временно присоединяется посредством первого конца к насосу 3. В том или другом варианте шланг 11 встроен в кожух, что позволяет создать компактную автономную машину.
Во втором варианте выполнения машины, показанном на фиг.3 и 4, средства забора жидкости снаружи кожуха 1 образованы заборным шлангом, имеющим жесткий участок 90. Жесткий участок 90 установлен в углублении 91 или шарнирно, или с возможностью скольжения в этом углублении, перемещаясь относительно кожуха 1 между убранным положением и выдвинутым положением. Углубление 91 в кожухе 1 приспособлено для вмещения жесткого участка 90 в его убранном положении. Жесткий участок 90 снабжен соединительным элементом 92 для присоединения к съемному резервуару для жидкости. Кроме того, заборный шланг включает в себя второй, жесткий или гибкий, участок 93, расположенный в кожухе 1 и соединенный своим первым концом с жестким участком 90, а вторым концом - с насосом 3. Как и в описанном выше варианте, выполненная таким образом машина является компактной и автономной.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, жесткий участок 90 шарнирно установлен в основании корпуса 20 с возможностью поворота вокруг оси 94 между убранным положением, в котором он находится в углублении 91, и развернутым положением, в котором этот участок простирается в горизонтальном направлении, а соединительный элемент 92 обращен вверх, позволяя принять съемный резервуар (не показанный на фиг.3).
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.4, жесткий участок 90 установлен с возможностью скольжения в углублении 91, т.е. он может перемещаться в горизонтальном направлении из убранного положения в выдвинутое положение.
Конструкция машины, соответствующая изобретению, более подробно описана со ссылкой на фиг.5.
Кожух 1 образован корпусом 20, в котором установлены насос 3 с соединительными патрубками 8 и 9, шланг 2, блочный нагреватель 4, электронные средства 5 управления, и головка 21, в которой установлен узел 6 впрыскивания, имеющий канал 10. Корпус 20 и головка 21 изготовлены, например, из пластмассы посредством литья или термоформовки или изготовлены из металла, такого как алюминий.
Головка 21 установлена с возможностью поворота относительно корпуса 20 вокруг продольной оси В-В, смещенной в поперечном направлении относительно оси А-А, между убранным положением и развернутым рабочим положением. С этой целью на верхней поверхности 22 корпуса 20 имеется цилиндрический участок 23 с осью В-В, внешняя поверхность 24 которого является направляющей поверхностью для головки 21. Цилиндрический участок 23 имеет заплечик 25, образующий опорную поверхность 26 для головки 21. Он также имеет вырез 27 для прохождения через него шланга 2 к узлу 6 впрыскивания. Верхняя поверхность 22 корпуса 20 также имеет выступ 28, образующий упорную поверхность 29, определяющую границу упомянутого убранного положения.
Голова 21 имеет охватывающий цилиндрический участок 30 с осью В-В, соответствующий по диаметру и высоте охватываемому цилиндрическому участку 23 корпуса. Он имеет также нижнюю поверхность 31 с выступающим участком 32, соответствующим по форме и размеру выступу 28 и предназначенным для контактирования с упором 29, когда головка находится в убранном положении. Головка 21 также содержит в себе кожух 33, в который вставляется съемная опора 7 капсулы, образующая часть узла 6 впрыскивания. С этой целью опора 7 капсулы имеет боковые направляющие для вставления в углубление 33 и внешнюю поверхность 34, соответствующую по форме и размерам углублению 33, чтобы вставляться в головку 21. Во внешней поверхности 34 опоры 7 капсулы выполнены два отверстия 35 для захвата опоры 7 капсулы.
Охватывающий цилиндрический участок 30 устанавливается так, чтобы свободно поворачиваться на охватываемом цилиндрическом участке 23, а прикрепленное к опорной поверхности 26 кольцо 36 препятствует поступательному перемещению охватывающего цилиндрического участка 30. Таким образом, головка 21 может свободно поворачиваться на корпусе 20. Шланг 2 проходит от корпуса 20 к головке 21 через вырез 27 и своим вторым концом соединен с соединительным патрубком 37, который установлен на узле 6 впрыскивания. Предпочтительно участок 2b шланга является гибким, чтобы следовать за перемещением головки 21, когда она поворачивается на корпусе 20. В первом варианте выполнения узла 6 впрыскивания имеется рычаг 38, шарнирно сочлененный своим первым концом с кольцом 36, а вторым концом - с узлом 6, которым он управляет. Конструкция и функционирование узла 6 согласно первому варианту его выполнения, а также управление этим узлом будут более подробно описаны со ссылкой на фиг.10-14. Во втором варианте выполнения узла 6 впрыскивания рычаг 38 отсутствует. Конструкция и функционирование узла 6 согласно второму варианту его выполнения будут подробно разъяснены со ссылкой на фиг.15-19.
Машина в сложенном положении показана на фиг.6 и 7. В этом положении выступающий участок 32 входит в контакт с упорной поверхностью 29. Головка 21 и корпус 20 выровнены таким образом, чтобы образовывать компактный блок, занимающий минимальное пространство. Опора 7 капсулы вставлена в головку 21. В сложенном положении опора капсулы в любое время может быть извлечена и затем вновь установлена из-за отдаления от средства впрыскивания, что будет объяснено в дальнейшем описании. Канал 10, по которому может протекать напиток, закрыт, поскольку он располагается непосредственно над корпусом 20. Таким образом, машину можно складировать в малом пространстве, например, для транспортировки. Машину также можно использовать в маленьких кухнях, и ее проще убирать в шкаф.
Машина в развернутом положении показана на фиг.8 и 9. Степень разворота головки определяется конструкцией узла 6 впрыскивания, которая будет более подробно описана со ссылкой на фиг.10-14. В развернутом положении опора 7 капсулы вставлена в головку 21 и заперта там, так что ее нельзя удалить во время приготовления напитка. Головка 21 частично разъединена с корпусом 20, открывая канал 10 для вытекания напитка. В свободное пространство под каналом 10 может быть помещена емкость для сбора напитка.
На фиг.10-12 показан первый вариант выполнения узла 6 впрыскивания. Узел 6 впрыскивания образован корпусом 50, в котором установлен кулачковый механизм. В частности, в по существу цилиндрическом корпусе 50 последовательно установлены: поворотный кулачок 51, толкатель 52, имеющий возможность осевого перемещения между верхним и нижним положениями, и выдвижной держатель 7 капсулы. Толкатель 52 образует с держателем 7 капсулы, соответственно, верхнюю и нижнюю части инжекционной камеры 100, в которой жидкость входит в соприкосновение с расходуемым продуктом для приготовления напитка. Инжекционная камера может быть ограничена содержащей ингредиенты капсулой 71, не являющейся частью устройства как такового, но помещенной между верхней и нижней частями.
На кулачке 51 установлен рычаг 38, шарнирно связанный с этим кулачком своим вторым концом, проходя при этом через первую прорезь 53 в корпусе 50, проходящую в угловом направлении. Нижняя поверхность 54 толкателя 52, предназначенная для вхождения в контакт с поверхностью впрыскивания капсулы, покрыта, например, слоем упругого герметизирующего материала, например каучука. Толкатель снабжен полой иглой 55, предназначенной для протыкания капсулы и для впрыскивания в нее жидкости. Игла 55 сообщается с радиальным глухим отверстием 56, в котором герметично установлен соединительный патрубок 37, проходящий через вторую, продольную прорезь 57 в корпусе 50. Благодаря радиальному глухому отверстию 56 и соединительному патрубку 37 жидкость поступает в радиальном направлении по отношению к толкателю 52, что позволяет расположить кулачок 51 сверху. Толкатель 52 удерживается в верхнем положении возвратной пружиной (не показана). Кроме того, в корпусе 50 выполнены осевое углубление 58 для введения в опору 7 капсулы и внутренняя канавка 59, открытая в углубление 58. Опора 7 капсулы имеет обод 60 для скольжения в канавке 59 и круговой буртик 70, образующий опорную поверхность для капсулы 71.
Кулачок 51 и толкатель 52 отдельно показаны на фиг.13. Они взаимодействуют по двум наборам наклонных поверхностей 61 и 62 соответственно. Эти наклонные поверхности выполнены так, что при повороте кулачка 51 толкатель 52 перемещается поступательно. Этот тип конструкции и перемещения известен специалистам в данной области техники, однако следует отметить, что наклонные поверхности 61 и 62 имеют первые участки 61а и 62а, соответственно, с большим наклоном и продолжающие их в угловом направлении вторые участки 61b и 62b, соответственно, с малым наклоном.
В верхнем положении, которое показано на фиг.11, взаимная ориентация кулачка 51 и толкателя 52 выбрана так, что участки 61а и 62а поверхностей 61 и 62 находятся в контакте друг с другом. Толкатель 52 прижат к кулачку 51 возвратной пружиной, оставляя вырез 33 свободным для введения или извлечения держателя 7 капсулы. В таком положении инжекционная камера 100 открыта.
При повороте кулачка 51 за счет взаимодействия участков 61а и 62а поверхностей 61 и 62 толкатель 52 перемещается по направлению к опоре 7 капсулы. Геометрические характеристики наклонных участков 61 и 62 выбраны так, чтобы в конце первых участков 61а и 62а нижняя поверхность 54 толкателя 52 вошла в контакт с капсулой 71, установленной в опоре 7. При таком угле поворота кулачка 51 толкатель 52 находится в нижнем положении, показанном на фиг.12, и игла 55 протыкает герметизирующий элемент из фольги в капсуле 71. В этом положении инжекционная камера 100 закрыта, но еще не зажата.
Вторые участки 61b и 62b поверхностей 61 и 62 предназначены для зажима узла 6 впрыскивания. Когда кулачок 51 и толкатель 52 переместились за пределы первых участков 61а и 62а, начинают взаимодействовать вторые участки 61b и 62b, в результате чего толкатель 52 сильно нажимает на капсулу, которая опирается на буртик 70. В результате давления поверхности 54 толкателя 52 на верхнюю поверхность капсулы 71 соединение толкателя 52 с капсулой 71 становится непроницаемым для жидкости. Герметизация достигается за счет резинового покрытия поверхности 54. Такой зажим запирает опору 7 капсулы во вставленном положении. В этом положении инжекционная камера 100 закрыта и зажата. Жидкость может быть впрыснута в капсулу 71 из шланга 2b через соединительный патрубок 37 и затем через иглу 55. Как вариант, герметизация может обеспечиваться локально за счет уплотнения, расположенного на периферии зажимающей поверхности 54 и взаимодействующего с ободом капсулы 71.
На фиг.14 показана операция управления узлом 6 впрыскивания. Головка 21 показана в убранном, развернутом и в промежуточном положениях. Ось поворота головки 21 обозначена ВВ, ось поворота кулачка 51 обозначена СС, а линия, проходящая через оси ВВ и СС, обозначена D. Точка шарнирного соединения рычага 38 с кольцом 36 обозначена Р, а точка шарнирного соединения этого рычага 38 с кулачком 51 обозначена М. Угол между линией, проходящей через точку Р и ось ВВ, и линией D обозначен ψ, а длина рычага 38 обозначена l.
mах
max
В убранном положении точка М располагается на линии D, т.е. ближе всего к оси ВВ. При повороте головки вследствие фиксированной длины l рычага 38 точка М перемещается вокруг оси СС, в результате чего поворачивается кулачок 51. Уравнение зависимости между углом θ поворота кулачка 51 и углом φ поворота головки 21 является довольно сложным и включает начальные геометрические параметры системы, в частности, угол ψ и длину l. Достаточно отметить, что, когда угол φ поворота головки 21 увеличивается, угол θ поворота кулачка 51 сначала увеличивается до максимального значения θ, а затем уменьшается. Значение θ определяет максимальное угловое перемещение кулачка 51.
dep
dep
mах
dep
mах
dep
dep
dep
На практике, узел 6 впрыскивания сконструирован так, чтобы управляться так, чтобы головка 21 разворачивалась на угол φ, соответствующий углу φ поворота кулачка 51, который меньше угла θ. Причина этого заключается в том, что нежелательно, чтобы при открывании машины для приготовления напитка угол θ был равен или близок к углу θ, поскольку при выходе за пределы этого угла толкатель 52 вновь начинает подниматься и зажим инжекционной камеры 100 уменьшается. Начальные параметры, а именно угол ψ и длина l, выбираются таким образом, чтобы иметь большой угол разворачивания головки 21 и большой угол θ поворота кулачка 51. Причина этого заключается в том, что головка 21 должна быть выдвинута для того, чтобы канал 10 был в достаточной мере открыт, и для того, чтобы под ним разместилась емкость для сбора напитка. Кроме того, если угол θ поворота кулачка 51 является малым, то наклон участков 61а и 62а должен быть крутым, чтобы заставить толкатель 52 переместиться из его верхнего положения в нижнее. В таком случае силы, которые действуют на детали, являются значительными, а для открывания головки 21 требуется большое усилие. При этом поверхности 61 и 62 быстро изнашиваются. Таким образом, желательно иметь большой угол θ поворота кулачка 51.
Следует также отметить, что силу зажима, действующую со стороны кулачка 51 и толкателя 52 на инжекционную камеру 100, нужно точно контролировать. Причина этого заключается в том, что эта камера должна сохраняться герметизированной во время впрыскивания жидкости под определенным давлением, иначе будут происходить утечки, вызывающие риск причинения вреда пользователю. Таким образом, сила зажима должна быть достаточной. Однако определенные части, например держатель 7 капсулы, могут быть изготовлены из пластмассы, так что они могут быть повреждены чрезмерно высокой силой зажима. Предпочтительно зажим инжекционной камеры 100 должен быть тщательно откалиброван.
dep
dер
Однако суммарный зазор из-за допусков на изготовление различных деталей узла 6 впрыскивания может привести к значениям зажима, которые отклоняются от допустимых предельных значений. Зажим инжекционной камеры 100 зависит непосредственно от поступательного перемещения толкателя 52, которое, в свою очередь, зависит от угла θ поворота кулачка 51. Для компенсации зазоров, образующихся в результате изготовления и монтажа различных деталей, а значит, оптимизации величины усилия зажима инжекционной камеры 100, изменяют длину l рычага 38, что влияет на угол θ поворота кулачка 51. Для этого в рычаге 38 выполнено продолговатое отверстие, через которое он соединяется с кольцом 36, что позволяет регулировать полезную длину рычага 38.
Описанное выше управление узлом 6 впрыскивания выгодно по двум причинам. Во-первых, орган управления, образованный рычагом 38, соединенным с кольцом 36, чрезвычайно прост и компактен. Никакая часть не располагается, даже частично, на внешней стороне кожуха 1, что облегчает складирование и транспортировку машины. Во-вторых, узел 6 впрыскивания управляется автоматически, поскольку он приводится в действие разворачиванием головки 21. Манипулирование машиной, соответствующей изобретению, упрощено, поскольку оно производится в одно движение. Кроме того, невозможно запустить машину, не заперев опору 7 капсулы, что снижает риск неправильного манипулирования машиной.
На фиг.15-19 показан второй вариант выполнения узла 6 впрыскивания. Этот вариант принципиально отличается от предыдущего варианта тем, что управление закрыванием не связано с разворачиванием головки. Как показано на фиг.15, узел 6 впрыскивания в основном содержит цилиндрический корпус 50, в котором последовательно установлены поворотный кулачок 51, толкатель 52, имеющий возможность осевого поступательного перемещения между верхним и нижним положениями, и выдвижной держатель 7 капсулы. В показанной конфигурации узел 6 впрыскивания также включает в себя промежуточную деталь 101, вставленную между толкателем 52 и держателем 7 капсулы. Промежуточная деталь 101 прикреплена к толкателю 52 посредством клипс, зажима, или клея. Нижняя поверхность промежуточной детали 101 покрыта слоем упругого герметизирующего материала, и через нее герметично пропущена полая игла 55. Промежуточная деталь 101 образует с держателем 7 капсулы верхнюю и нижнюю части инжекционной камеры 100 соответственно. Как вариант, промежуточная деталь 101 может быть независимой от толкателя 52. В этом случае она установлена с возможностью поступательного перемещения в корпусе 50 и снабжена полой иглой 55, предназначенной для протыкания капсулы и для впрыскивания в нее жидкости, причем игла сообщается с радиальным глухим отверстием 56. В другом варианте этой конфигурации толкатель 52 выполнен за одно целое с промежуточной частью 101 и образует верхнюю часть инжекционной камеры 100, как описано выше со ссылкой на фиг.10.
Во втором варианте узел 6 впрыскивания также включает в себя поворотную ручку 102 управления, установленную наверху корпуса 50 с возможностью совместного поворота с кулачком 51. Между ручкой 102 управления и кулачком 51 вставлена регулировочная деталь 103, показанная на фиг.16 и 17. Эта деталь 103 представляет собой по существу диск с четырьмя продолговатыми отверстиями 104, распределенными в угловом направлении по его периферии. Нижняя поверхность 105 детали 103 содержит плоский центральный участок 106, предназначенный для взаимодействия с верхней поверхностью кулачка 51, и периферийный участок 107, имеющий слегка наклоненные сегменты, простирающиеся в угловом направлении и образующие опорные поверхности 108. Минимальное количество этих опорных поверхностей 108 равно двум. Наконец, боковая поверхность регулировочной детали 103 имеет два зазубренных участка 109.
Корпус 50, более подробно показанный на фиг.18 и 19, снабжен внутренним буртиком 110, имеющим два слегка наклоненных сегмента, образующих поверхности 111, противолежащие опорным поверхностям 108 и предназначенные для взаимодействия с ними. Во внутреннем буртике 110 выполнены четыре резьбовых отверстия 112 для закрепления регулировочной детали 103. Имеются также защелкивающиеся средства, содержащие два выступа 113, упруго установленные на внутренней стенке корпуса 50 и взаимодействующие с зазубренными участками 109 детали 103 для обеспечения ее пошагового позиционирования в угловом направлении.
Регулировочная деталь 103 устанавливается на буртик 110 в корпус 50, при этом опорные поверхности 108 детали 103 входят в контакт с поверхностями 111 корпуса 50. Вследствие наклона упомянутых опорных поверхностей угловое положение регулировочной детали 103 определяет ее осевое положение в корпусе 50 и, в частности, положение ее центрального плоского участка 106. Этот участок 106 является упором для кулачка 51, что позволяет осуществлять тонкое регулирование поступательного перемещения толкателя 52 для обеспечения оптимального зажима инжекционной камеры 100. При ручном зажиме с использованием ручки 102 управления кулачок 51, который установлен в корпусе 50 с небольшим осевым зазором, опирается на центральный участок 106 регулировочной детали 103. В зависимости от положения по высоте регулировочной детали 103 поступательное перемещение толкателя 52 является большим или меньшим, а сила для зажима инжекционной камеры 100 является более высокой или более низкой. С учетом этого регулировочную деталь располагают в угловом направлении так, чтобы оптимизировать силу зажима, и затем закрепляют четырьмя винтами, вставляемыми через продолговатые отверстия 104 в резьбовые отверстия 112.
Не имеет значения, снабжена ли машина для приготовления напитка, соответствующая изобретению, узлом 6 впрыскивания, закрывающимся посредством разворачивания головки, или с использованием независимых средств.
На фиг.1-14 показан один вариант выполнения машины с узлом 6 впрыскивания, приводимым в действие посредством разворачивания головки. Как вариант, управляемый вручную узел 6 впрыскивания может быть установлен на головке 21 через отверстие, через которое выступает только ручка 102 управления, приводящаяся в действие пользователем.
max
Третий вариант выполнения машины для приготовления напитка, соответствующей изобретению, показан на фиг.20 и 21. В этом варианте выполнения машина содержит кожух 1, образованный корпусом 20 и головкой 21, установленной с возможностью перемещения относительно корпуса (20). Этот вариант выполнения машины отличается от варианта выполнения машины, описанного со ссылкой на фиг.1-19, тем, что головка 21 установлена с возможностью скольжения по корпусу 20 наподобие выдвижного ящика. При этом узел 6 впрыскивания не претерпел изменений, и управление им осуществляется аналогично (на фиг.20 и 21 не показано), а именно рычаг шарнирно соединен первым концом с неподвижным участком корпуса, а вторым концом - с поворотным кулачком. При разворачивании головки 21, как и в предыдущих вариантах, кулачок поворачивается на угол, который зависит от начальных геометрических параметров механизма. Определяя зависимость между углом 9 поворота кулачка и поступательным смещением головки 21, можно оптимизировать эти параметры таким образом, чтобы иметь большой угол θ.
Безусловно, машина для приготовления напитка, соответствующая изобретению, не ограничена описанными вариантами ее выполнения, и специалист в данной области техники сможет внести в ее конструкцию различные изменения без выхода за объем изобретения, определенный его формулой.
В частности, следует отметить, что в данном описании узел 6 включает в себя опору 7 для капсулы, но специалист в данной области техники мог бы, не выходя за рамки изобретения, заменить ее опорой для пакетика «саше» или опорой для неупакованного расходуемого продукта. В этом случае узел впрыскивания был бы аналогичен описанному выше, за исключением того, что толкатель 52 не имел бы протыкающей иглы 55, а просто включал в себя канал для жидкости. Кроме того, при этом нижняя поверхность 54 толкателя непосредственно опиралась бы на буртик 70 для запирания опоры 7, герметизируя узел 6 впрыскивания.