ОХЛАЖДАЕМЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ
COOLED SHREDDER

Настоящее изобретение относится к охлаждаемому измельчителю бобов растительного происхождения, подходящему для использования при приготовлении напитков, содержащему камеру помола, образованную первой цилиндрической стенкой, проходящей между низом и верхом камеры, пару оппозитных дисков, по меньшей мере один из которых выполнен с возможностью вращения, расположенных в камере помола, электродвигатель для привода вращения помольного диска, бункер для загрузки измельчаемых бобов в камеру помола и выходной канал для отвода измельченного продукта из указанной камеры.
Альтернативно, измельчитель также содержит дозатор измельченного продукта, поступающего из камеры помола.
Несмотря на то что измельчитель, представляющий собой предмет настоящего изобретения, может быть использован для изготовления порошка бобов любого пригодного для измельчения растительного продукта, который будет использоваться для приготовления напитка, описание, в частности, будет относиться к измельчению обжаренных кофе-бобов.
Известно, что дробление бобов с помощью помольных дисков приводит к выделению тепла внутри камеры помола, к которому добавляется тепло, выделяющееся в результате трения между движущимися частями, а также тепло, выделяющееся при работе электродвигателя привода вращения помольного диска, который расположен обычным образом вертикально под помольной камерой, в тесном контакте с нижней ее частью, через которую проходит вращающийся вал, соединенный с помольным диском.
В случае, когда операции измельчения выполняют в течение коротких периодов времени, чередующиеся с длительными паузами, тепло от дробления и от электродвигателя не создает серьезных проблем ввиду того, что короткие периоды работы недостаточны для накоплении тепла в продукте, который необходимо смолоть или который уже смолот.
Совершенно иная ситуация в случае оборудования, установленного в местах с увеличенным объемом производства напитков, в которых измельчение продолжается в течение длительных периодов, с короткими паузами, в результате чего образующееся тепло накапливается, становясь проблемой.
Действительно, поток произведенного тепла приводит к нагреву как еще не смолотых бобов, так и уже смолотых и остающихся в камере помола в ожидании подачи в форме предопределенной дозы для выгрузки, например, в держатель фильтра кофе-машины эспрессо.
Когда порошок используется в машине для приготовления напитка, термическая модификация молотого порошка кофе вызывает изменение его органолептических характеристик, изменение времени экстракции ароматов, и, соответственно, приводит к иному качеству производимого напитка.
Кроме того, суммарные тепловые изменения в камере помола также имеют отрицательные последствия, связанные с тем, что механические элементы, выполняющие функцию опор помольных дисков, претерпевают тепловое расширение, при этом расширение в несколько десятых миллиметра вместо порядка нескольких сотых, существенным образом влияет на регулирование расстояния между помольными дисками, что приводит к погрешности в значении размера частиц измельченного продукта.
Из уровня техники известно, что было сделано много попыток избежать проблем, вызванных выделяемым внутри измельчителя теплом.
Одна из самых простых, но довольно неэффективных попыток, заключается в обеспечении множества радиальных ребер вокруг цилиндрической стенки камеры помола, которые выступают во внешнюю сторону с целью пассивного рассеивания тепла, образующегося внутри камеры помола. Пример такой технологии описан в ЕР 2747621 А1.
Еще один пример технического решения, направленного на исключение накопления тепла в измельчающих устройствах, описано в GB 844.438, в котором предусмотрена установка ребристого диска на вращающийся вал электродвигателя измельчителя, при этом диск расположен между статором электродвигателя и нижней частью камеры помола так, что в процессе измельчения тот же мотор, который приводит во вращение помольный диск, также приводит во вращение ребристый диск, который работает как вентилятор.
Однако решение, описанное в вышеупомянутом документе, имеет недостаток, заключающийся в том, что какое-либо охлаждение вне камеры помола осуществляется только во время процесса измельчения, т.к. именно мотор, который приводит во вращение помольный диск также приводит во вращение ребристый диск, функционирующий как вентилятор.
Очевидно, что такое техническое решение совершенно неэффективно для отвода тепла в периоды бездействия измельчителя и, следовательно, отвода тепла в случае, если количество тепла, вырабатываемого в процессе работы, больше, чем количество тепла, отводимого вентиляцией, что происходит при длительном измельчении.
Еще одно известное решение, связанное с охлаждением камеры помола измельчителя, описано в патенте US 2834552, в котором вокруг камеры помола образован стакан, в который подается охлаждающая вода, циркулирующая с помощью насоса. Последний приводится в действие мотором, который приводит во вращение помольный диск, в результате чего охлаждение происходит одновременно с генерацией тепла, без какой-либо возможности отвода накапливаемого тепла, когда его вырабатывается больше, чем количество тепла, которое может быть удалено в процессе охлаждения.
Однако согласно другому техническому решению, проиллюстрированному в WO 2009/128110 А1, в машине, осуществляющей дозирование напитка из молотого кофе в то же самое время, когда имеется запрос на выдачу такой дозы, камера помола снабжена трубопроводом, который окружает стенку камеры помола. Такой трубопровод встроен в контур подачи холодной воды в нагреватель, из которого поступает доза горячей воды в дозатор напитка.
В соответствии с вышеуказанным техническим решением, в машине для дозирования напитка холодная вода не доходя до нагревателя направляется в канал, который окружает камеру помола, осуществляя ее охлаждение во время измельчения порции кофе-бобов для приготовления дозы, необходимой для выдачи напитка.
Таким образом, в известном устройстве также не исключается возможное накопление тепла в стенке камеры помола, т.к. охлаждение осуществляется только в сочетании с измельчением дозы кофе, необходимой для приготовления напитка.
Задачей настоящего изобретения является создание измельчителя, снабженного системой охлаждения, способной отводить вырабатываемое тепло и тепло, возможно, накапливаемое, без необходимости прибегать к использованию электродвигателя для привода во вращение помольного диска или управления дозированием порции кофе, а, следовательно, и во время, когда измельчитель не работает.
Эта и другие задачи, которые более очевидны из нижеследующего описания, достигаются измельчителем, который охарактеризован признаками п. 1 формулы изобретения.
Изобретение далее будет подробно описано со ссылкой на некоторые предпочтительные варианты его осуществления, приведенные в качестве не ограничивающих объем защиты примеров и проиллюстрированные на сопроводительных чертежах, на которых:
- фиг. 1 представляет собой схематический перспективный вид обычного измельчителя с дозатором для загрузки дозы молотого кофе в держатель фильтра кофе-машины эспрессо;
- фиг. 2 - внешний перспективный вид корпуса измельчителя, содержащего камеру помола в соответствии с настоящим изобретением и механизм для регулирования расстояния между помольными дисками;
- фиг. 3 - перспективный вид сечения III-III фиг. 2;
- фиг. 3А - перспективный вид поперечного сечения камеры помола с корпусом модифицированного датчика температуры;
- фиг. 4 - внешний перспективный вид камеры помола, согласно изобретению, с соответствующим электродвигателем для привода во вращение помольного диска;
- на фиг. 5 - разнесенный перспективный вид корпуса измельчителя, показанного на фиг. 2;
- на фиг. 6 - перспективный вид камеры помола согласно изобретению;
- на фиг. 7 - частичный разрез перспективного вида камеры помола в соответствии с изобретением;
- на фиг. 8 - частичный разрез перспективного вида камеры помола, перевернутой относительно вида фиг. 7;
- на фиг. 9 - внешний перспективный вид корпуса измельчителя, показывающий модифицированный вариант в сравнении с вариантом, показанным на предыдущих фигурах;
- на фиг. 10 - перспективный вид камеры для размещения электродвигателя, показанной на фиг. 9;
- на фиг. 11 - схема первого трубчатого контура в варианте охлаждения только камеры помола;
- на фиг. 12 - схема второго трубчатого контура в варианте охлаждения только электродвигателя;
- на фиг. 13 - схема первого и второго трубчатых контуров в варианте охлаждения как камеры помола, так и электродвигателя, в варианте параллельного соединения двух контуров;
- на фиг. 14 - схема первого и второго трубчатых контуров в варианте охлаждения как камеры помола, так и электродвигателя, при наличии третьего трубчатого контура для варианта соединения контуров последовательно;
- на фиг. 15 - модифицированный вариант системы отвода тепла охлаждающей жидкостью, проходящей по контурам, показанным на фиг. 11, 12, 13 и 14.
Со ссылкой на вышеуказанные чертежи и, в частности, на фиг. 1, следует отметить, что традиционная кофемолка, снабженная также устройством для дозированной подачи определенной порции молотого кофе в держатель фильтра кофе-машины эспрессо, содержит основание 1 и корпус 2, размещенный на основании.
Как электродвигатель для приведения в действие вращающегося помольного диска, так и камера помола (не показанная на указанном чертеже) размещены в корпусе 2.
Обычно над корпусом 2 расположен бункер 3, в котором находится подлежащий измельчению продукт, например, обжаренные кофейные зерна, для подачи в нижерасположенную камеру помола.
В передней части корпуса 2 находится само устройство 4 для подготовки порции молотого кофе и для ее дозированной подачи в держатель фильтра (на чертеже не показан), которое опирается на показанную на чертеже специальную опору 5.
Как показано на фиг. 2, камера помола (обозначена поз. 6) расположена над корпусом 7 электродвигателя и на одной оси с ним.
Над камерой 6 помола, которая подробно описана ниже, расположен механизм, сам по себе обычный, в целом обозначенный поз. 8, для регулировки расстояния между помольными дисками, и, следовательно, для регулировки степени помола, необходимого для молотого продукта.
Механизм 8 содержит шестерню 9 и червяк 10, находящиеся в тангенциальном зацеплении друг с другом. Камера 6 помола снабжена каналом 11 выгрузки для дозированной подачи молотого продукта в устройство 4 для подготовки порции молотого кофе совершенно обычным образом.
Как показано на фиг. 3, электродвигатель в целом обозначен поз. 12, при этом вал вращения обозначен поз. 13.
Последний устанавливается вертикально между подшипником 14, размещенным в нижней стенке 15 корпуса 7, и подшипником 16, размещенным в верхней стенке 17 корпуса 7.
Верхний свободный конец 18 вала 13 проходит в полость 19 камеры 6 помола через отверстие 20, предусмотренное в нижней стенке 21 самой камеры помола, входя в зацепление с вращающимся помольным диском 22 пары помольных дисков 22 и 23.
Со ссылкой на фиг. 4 следует особо отметить, что корпус 7 электродвигателя 12 снабжен первым рядом радиальных отверстий 24, расположенных вблизи нижней стенки 15, и вторым рядом радиальных отверстий 25, расположенных вблизи верхней стенки 17, для неактивного отвода тепла, производимого электродвигателем.
Согласно не показанному на чертежах альтернативному варианту, если ряды радиальных отверстий 24 и 25 выполнены не в корпусе двигателя, то происходит соответствующее снижение эффективности неактивного отвода тепла, образующегося в таком корпусе.
На фиг. 5, 6, 7 и 8 представлена камера 6 помола, образованная первой цилиндрической стенкой 26, которая проходит между низом 27 и верхом 28 камеры. В цилиндрической стенке выполнен ряд пар продольных полостей 29 и 30, соединенных между собой окружными проходами 31 вверху камеры и соответствующими окружными проходами 32 внизу. Между парами продольных полостей 29, 30 расположены продольные разделительные ребра 33.
Окружные проходы 31 закрывают кольцевым элементом 34 с уплотнением 35 при монтаже деталей, образующих корпус 2 измельчителя.
Аналогично, окружные проходы 32 внизу камеры 27 закрывают с помощью пластины 36 и соответствующего уплотнения 37 при сборке частей, образующих корпус 2 измельчителя.
Различные пары продольных полостей 29 и 30 соединены между собой последовательно с образованием первого охлаждающего канала, обозначенного в целом С1, который имеет первый вход 39 и первый выход 38, расположенные в плоской площадке 40 цилиндрической стенки 26, где предусмотрены соответствующие фитинги 42 и 41 для соединения с внешними трубчатыми контурами, как показано ниже.
Датчик 44 температуры расположен в той же плоской площадке 40, в отверстии 43, при этом функция датчика - управление операцией охлаждения, в дополнение к контролю температуры камеры 6 помола, как будет понятно из дальнейшего описания. Датчик 44 температуры соединен с электронным блоком управления, показанном как блок ЭБУ на фиг. 11, 12, 13 и 14.
Как показано на фиг. 3, отверстие 43 для установки датчика 44 температуры, как и сам датчик, предпочтительно проходят глубоко внутрь, приближаясь к проходу 43А, который идет от полости 19 камеры помола к каналу 11 выгрузки молотого продукта.
На фиг 3А показан модифицированный вариант установки датчика 44 температуры, в котором отверстие 43 проходит глубоко внутрь через отверстие 43В в проход 43А, через который молотый кофе проходит из полости 19 камеры 6 помола в направлении канала 11.
Датчик 44 температуры размещают внутри отверстия 43 с установкой изолирующей втулки 43С, при этом его конец 44А входит в проход 43А.
При таком расположении датчик 44 температуры способен точно воспринимать температуру порошка молотого продукта, достигающего канала 11 выгрузки.
Предпочтительно, чтобы цилиндрическая стенка 26, которая образует камеру 6 помола, была изготовлена методом литья алюминия под высоким давлением, хотя возможно использование и других технологий.
Со ссылкой на фиг. 5 следует отметить, что монтаж камеры 6 помола, корпуса 7 электродвигателя, пары помольных дисков 22, 23 и устройства 8 для регулирования расстояния между помольными дисками, с образованием корпуса 2 измельчителя, производится с помощью винтовых элементов (которые нет необходимости описывать, потому что они совсем обычные).
На фиг. 9 и 10 представлен второй модифицированный вариант измельчителя, при этом на указанных фигурах части, соответствующие описанному выше варианту, обозначены теми же ссылочными позициями.
Следует отметить, в частности, что в таком модифицированном варианте корпус 7 электродвигателя для привода вращающегося помольного диска 22 находится внутри камеры 45, образованной второй цилиндрической стенкой 46, в теле которой выполнены продольные полости 47, 48, разделенные продольными ребрами 49 и соединенные в их конце окружными проходами 50.
Из фиг. 9 следует, что цилиндрическая стенка 46 снабжена кольцевой пластиной 51 на нижнем конце и аналогичной кольцевой пластиной 52 на верхнем конце, закрепленными на самой цилиндрической стенке 46 с помощью обычных винтов, ввинчиваемых в продольном направлении в тело стенки.
Кольцевые пластины 51 и 52 совместно с соответствующими уплотнениями 51А и 52А закрывают окружные проходы 50, тем самым формируя второй охлаждающий канал, обозначенный в целом С2, который проходит вокруг камеры 45 с корпусом 7 электродвигателя между вторым входом 53 и вторым выходом 54, которые также снабжены соответствующими фитингами 55 и 56 для соединения с внешними трубчатыми контурами, как показано ниже.
Со ссылкой на фиг. 11 следует отметить, что в первом варианте измельчителя, в котором только цилиндрическая стенка 26, образующая камеру 6 помола, снабжена первым охлаждающим каналом С1, при этом измельчитель содержит первый трубчатый контур, обозначенный в целом Т1.
Участок Т1А такого контура соединяет первый выход 38, снабженный фитингом 41, с радиатором 57, и снабжен мотопомпой 58 для циркуляции жидкости, в частности охлаждающей жидкости, наполняющей трубчатый контур и также присоединенный к нему канал С1.
Выход радиатора 57 соединен с отводом Т1В контура Т1, при этом отвод через резервуар 59 и клапан 60 для слива или впуска охлаждающей жидкости соединен со входом 39, с фитингом 42, первого охлаждающего канала С1.
Радиатор 57 обычным образом объединен с электрическим вентилятором 61 для формирования воздушного потока, проходящего через радиатор 57.
Мотопомпа 58 и электрический вентилятор 61 подключены к электронному блоку управления ЭБУ для приведения их в действие в зависимости от температурного сигнала, получаемого от датчика 44.
Как показано на фиг. 12, во втором варианте исполнения измельчителя, в котором корпус 7 электродвигателя размещен внутри камеры 45, образованной второй трубчатой стенкой 46 и снабженной вторым охлаждающим каналом С2, измельчитель содержит второй трубчатый контур, обозначенный в целом Т2.
Участок Т2А такого контура соединяет второй выход 54, снабженный фитингом 56, со вторым радиатором 257, и снабжен мотопомпой 258 для циркуляции жидкости, в частности охлаждающей жидкости, наполняющий трубчатый контур Т2 и также присоединенный к нему канал С2.
Выход радиатора 257 соединен с отводом Т2 В контура Т2, при этом отвод через резервуар 259 и клапан 260 для слива и впуска охлаждающей жидкости соединен со входом 53, с фитингом 55, второго охлаждающего канала С2.
Второй радиатор 257 обычным образом объединен со вторым электрическим вентилятором 261 для формирования воздушного потока, проходящего через радиатор 257, тем самым создавая полностью независимое охлаждение корпуса электродвигателя от охлаждения камеры помола.
Мотопомпа 258 и электрический вентилятор 261 подключены к электронному блоку управления ЭБУ для приведения их в действие в зависимости от температурного сигнала, получаемого от датчика 44.
Как показано на фиг. 13, во втором варианте выполнения измельчителя трубчатые контуры Т1 и Т2, подсоединенные к охлаждающим каналам С1 и С2 соответственно, могут быть соединены параллельно посредством первого соединительного узла SC1 на входе в охлаждающие каналы С1 и С2, и второго соединительного узла SC2 на выходе из охлаждающих каналов С1 и С2.
Те же компоненты трубчатого контура Т1 могут быть использованы с таким параллельным соединением, и, альтернативно, могут быть использованы при формировании трубчатого контура Т2, таким образом обеспечивая одновременное охлаждение камеры помола и корпуса электродвигателя.
На фиг. 14 представлена еще одна альтернатива, в соответствии с которой во втором варианте выполнения измельчителя трубчатые контуры Т1 и Т2, подсоединенные к охлаждающим каналам С1 и С2, соответственно, могут быть соединены последовательно посредством третьего трубчатого контура Т3, путем соединения первого выхода 38, с фитингом 41, первого охлаждающего канала С1 первой цилиндрической стенки 26, со вторым входом 53, с фитингом 55, второго охлаждающего канала С2 второй цилиндрической стенки 46.
Радиаторы 57 и 257 со связанными с ними электрическими вентиляторами 61 и 261 образуют систему отвода тепла с помощью охлаждающей жидкости, находящейся в контурах С1, Т1, С2, Т2.
В альтернативном варианте, показанном на фиг. 15, такая система отвода тепла усилена путем размещения одного или нескольких обычных элементов Пельтье (обозначенных на фиг. позицией 62), расположенных своей холодной стороной относительно радиаторов 57 или 257.
Такие элементы 62 рассчитаны на электропитание посредством относительно стандартных электрических схем (на фиг. 15 не показано).
Своей горячей стороной элементы 62 Пельтье, в свою очередь, находятся в контакте с внешней поверхностью 63 коробчатого элемента 64, внутри которого помещен электрический вентилятор 61 или 261, который обеспечивает охлаждающий поток воздуха (на фигуре изображен стрелками 65), проходящий через прорези 66, выполненные по контуру стенок коробчатого элемента 64.
Из описанного выше и проиллюстрированного на прилагаемых чертежах следует, что, в измельчителе согласно изобретению является возможным обеспечить охлаждение камеры помола совершенно независимым образом от операции помола, как во время помола, с помощью различных моторных средств, которые сконструированы для привода во вращение помольного диска, так и в периоды, когда измельчитель не работает.
Действительно, активация охлаждения камеры помола осуществляется за счет включения в работу мотопомпы 58, которая приводит в движение охлаждающую жидкость в трубчатом контуре Т1 и в охлаждающем канале С1, а возможно, и электрический вентилятор 61, объединенный с радиатором 57, когда электронный блок управления ЭБУ получает сигнал от датчика 44, указывающий, что температура в камере 6 помола превышает заданное пороговое значение (например, 30°С).
Охлаждение камеры 6 помола может быть ограничено, но охлаждение также может продолжаться для камеры 45, предназначенной для размещения корпуса 7 электродвигателя, как и может быть активировано только для вышеуказанной камеры 45 при превышении уровня порогового значения температуры в камере 6 помола.
В конечном счете, охлаждение может осуществляться посредством параллельной циркуляции (фиг. 13) жидкости в камере помола и в камере электродвигателя, или посредством последовательной циркуляции той же жидкости, проходящей сначала в камере помола, а затем в корпусе камеры электродвигателя (фиг. 14).
Таким образом, представленное изобретение обеспечивает не только предотвращение нагрева получаемого продукта, в частности молотого кофе, что позволяет уменьшить негативные последствия органолептического типа, но и позволяет избежать теплового расширения опор помольных дисков в камере помола, что препятствует изменению расстояния между самими помольными дисками, тем самым позволяет не допускать погрешностей в размере частиц в измельченном продукте.