УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ВСПЕНИВАНИЯ ЖИДКОСТИ
DEVICE AND METHOD FOR LIQUID FOAMING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для вспенивания жидкости, такой как молоко, содержащему:
средство, которое выполнено с возможностью осуществлять насосную функцию, в частности, перемещать текучую среду от стороны впуска текучей среды к стороне выпуска текучей среды с увеличением давления текучей среды;
средство для подачи жидкости к насосному средству, на стороне впуска текучей среды насосного средства; и
средство для подачи газа, такого как воздух, к насосному средству, на стороне впуска текучей среды насосного средства.
Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству для приготовления напитка, такому как устройство для приготовления кофе или устройство для приготовления эспрессо, содержащему упомянутое устройство для вспенивания, и к способу вспенивания и нагревания жидкости, такой как молоко, причем средство, которое выполнено с возможностью осуществлять насосную функцию, в частности, перемещать текучую среду от стороны впуска текучей среды к стороне выпуска текучей среды с увеличением давления текучей среды, обеспечивают для смешивания жидкости и газа и, таким образом, вспенивания жидкости, и причем жидкость и газ подаются к насосному средству, на стороне впуска текучей среды насосного средства.
Предшествующий уровень техники
Известны устройство и способ для вспенивания жидкости, такой как молоко, имеющее особенности, упомянутые ранее. Например, US 2005/0233043 раскрывает устройство и способ для производства молочной пены, в котором насос используется для всасывания молока из контейнера и передачи молока к выходному отверстию устройства. Молоко направляется через непрерывный поточный нагреватель во время всасывания и нагревается. Кроме того, для вспенивания молока к молоку может быть добавлен воздух.
На основе применения непрерывного поточного нагревателя в известном устройстве, возможно использование одного и того же устройства для производства холодной или горячей молочной пены. В частности, непрерывный поточный нагреватель активируется только тогда, когда должна быть произведена горячая молочная пена, тогда как непрерывный поточный нагреватель остается деактивированным, когда должна быть произведена холодная молочная пена.
Недостатком применения нагревателя, который выполнен с возможностью передавать тепло молочной пене на основе проводимости, такого как непрерывный поточный нагреватель, является потребность в очистке поверхности нагревателя, который служит для контакта с молочной пеной. С тем же самым недостатком встречаются при применении механического насоса для производства молочной пены, так как необходимо очищать внутреннюю часть насоса после использования.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства для вспенивания жидкости, такой как молоко, которое может содержать механический насос, который выполнен с возможностью переключения между процессом нагревания вспененной жидкости и процессом оставления вспененной жидкости в холодном состоянии, и которое имеет улучшенную очищаемость. Эта задача достигается с помощью устройства, содержащего насосное средство, средство подачи жидкости и средства подачи газа, которые упомянуты выше, и дополнительно содержащего средство для подачи пара к насосному средству, на стороне выпуска текучей среды насосного средства.
Согласно настоящему изобретению пар подается непосредственно в насосное средство, то есть средство, где смешиваются жидкость и газ для вспенивания жидкости и где, впоследствии, имеет место процесс вспенивания. Такой образ действия имеет много важных преимуществ. Во-первых, нет необходимости иметь дополнительную нагревательную камеру и т.п. В целом, поскольку пар используется для нагревания, устройство для вспенивания может быть без дополнительных теплопроводящих поверхностей, так, что реализуется возможность нагревания вспененной жидкости без увеличения области, которая должна быть очищена. Во-вторых, пар может быть очень хорошо использован для паровой очистки внутренней части насосных средств. В-третьих, использование только пара для нагревания обеспечивает переключение между горячим и холодным без больших эффектов теплоотдачи. В-четвертых, устройство для вспенивания может быть компактным и простым на основе того, что объединяются все функции нагнетания, вспенивания и нагревания.
В рамках настоящего изобретения насосные средства могут содержать любой подходящий тип механического насоса, то есть любой насос, который способен к смешиванию жидкости и газа с целью производства пены, и к реализации перемещения жидкости от стороны впуска текучей среды к стороне выпуска текучей среды. Например, насосные средства могут содержать шестеренный насос, имеющий две зацепляющиеся шестерни. В этом случае, предпочтительно, если средства подачи пара выполнены с возможностью подавать пар сразу за областью зацепления шестерен, как видно по направлению от стороны впуска текучей среды к стороне выпуска текучей среды шестеренного насоса, поскольку, таким образом, возможно реализовать оптимальный процесс нагревания вспененной жидкости без влияния на насосную функцию и функцию вспенивания шестеренного насоса. В частности, является преимуществом, если средства подачи пара выполнены с возможностью подавать пар к шестеренному насосу в потоке, который ориентирован, по существу, параллельно осям вращения шестерен шестеренного насоса. В этом случае, пар направляется так, чтобы, главным образом, течь вдоль шестерен, и большая часть его нагревательной способности может, фактически, быть использована для нагревания произведенной пены.
Настоящее изобретение также относится к способу вспенивания и нагревания жидкости, в котором насосные средства предоставляются для смешивания жидкости и газа и, таким образом, вспенивания жидкости, причем жидкость и газ подаются к насосным средствам на стороне впуска текучей среды насосного средства, и причем пар подается к насосному средству также, на стороне выпуска текучей среды насосного средства. Преимущества использования пара для нагревания и подачи пара непосредственно к насосным средствам, на стороне выпуска текучей среды насосного средства, являются тем же самым, что упомянуты относительно устройства для вспенивания согласно настоящему изобретению.
Следует отметить, что US 6099878 раскрывает устройство для вспенивания жидкости, такой как молоко, согласно преамбуле пункта 1 формулы, в котором пар подается нисходящим потоком стороны выпуска текучей среды насосного средства.
По причинам, упомянутым выше, выгодно и практично, когда насосные средства содержат шестеренный насос, имеющий две зацепляющиеся шестерни, и подающий пар сразу за областью зацепления шестерен, как видно по направлению от стороны впуска текучей среды к стороне выпуска текучей среды шестеренного насоса, причем предпочтительно подавать пар в потоке, который ориентирован, по существу, параллельно осям вращения шестерен шестеренного насоса.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу очистки насосного средства устройства для вспенивания, в котором пар подается к насосному средству с помощью средства подачи пара устройства. Очистка паром приводит к хорошим результатам, и факт того, что средство подачи пара является подходящим для использования для осуществления двух различных функций, а именно, осуществления процесса нагревания вспененной жидкости или осуществления процесса очистки насосных средств, способствует компактному дизайну устройства для вспенивания.
Вышеописанные и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из и объяснены со ссылкой на последующее описание варианта осуществления устройства для вспенивания согласно настоящему изобретению, которое содержит шестеренный насос.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет теперь объяснено более подробно со ссылками на чертежи, на которых равные или одинаковые элементы обозначаются одинаковыми ссылочными позициями, и на которых:
Фиг.1 схематически показывает вид в разрезе множества компонентов устройства для вспенивания согласно настоящему изобретению, в частности шестеренного насоса, а также часть впускной трубки, соединенную с шестеренным насосом на стороне впуска текучей среды шестеренного насоса, и часть выпускной трубки, соединенную с шестеренным насосом на стороне выпуска текучей среды шестеренного насоса;
Фиг.2 схематически показывает первый вид не в разрезе шестеренного насоса, а также часть впускной трубки, соединенную с шестеренным насосом на стороне впуска текучей среды шестеренного насоса, часть выпускной трубки, соединенную с шестеренным насосом на стороне выпуска текучей среды шестеренного насоса и часть впускной трубки, соединенную с шестеренным насосом на стороне выпуска текучей среды шестеренного насоса; и
Фиг.3 схематически показывает другой вид не в разрезе шестеренного насоса, а также часть выпускной трубки, соединенную с шестеренным насосом на стороне выпуска текучей среды шестеренного насоса и часть впускной трубки, соединенную с шестеренным насосом на стороне выпуска текучей среды шестеренного насоса.
Подробное описание вариантов осуществления
Чертежи показывают шестеренный насос 1, который является частью устройства для вспенивания согласно настоящему изобретению, и части различных трубок 2, 3, 4, которые соединяются с шестеренным насосом 1 для подачи текучей среды к шестеренному насосу 1 или выпуска текучей среды из шестеренного насоса 1. Устройство для вспенивания согласно настоящему изобретению не показано целиком, и отмечается, что, в целом, устройство для вспенивания выполнено с возможностью производить пену, смешивая жидкость и газ. В последующем описании будет считаться, что жидкость является молоком и что газ является воздухом, что не изменяет тот факт, что в рамках настоящего изобретения могут быть выбраны другие текучие среды.
Следует понимать, что устройство для вспенивания имеет впуски для молока и воздуха и выпуск для молочной пены. Устройство для вспенивания может дополнительно содержать подходящий контейнер для вмещения молока. Шестеренный насос 1 служит для втягивания молока и воздуха внутрь, смешивания этих двух компонентов, и перемещения молочной пены, которая таким образом получается, к выходному отверстию устройства. Путь, которым это делается, будет теперь объяснен на основе Фиг.1.
Фиг.1 показывает вид в разрезе шестеренного насоса 1, так, что внутренняя часть шестеренного насоса 1 является видимой на этом чертеже. Шестеренный насос 1 является традиционным шестеренным насосом, и содержит две зацепляющиеся шестерни 10, 11 и двигатель для приведения в движение вала 12, 13 одной из этих шестерен 10, 11. Двигатель не показан на чертежах, но на Фиг.3 можно увидеть корпус 5 для размещения двигателя. Направления, в которых шестерни 10, 11 вращаются во время работы двигателя, схематически изображены посредством стрелок на Фиг.1.
В показанном примере молоко и воздух подаются к шестеренному насосу 1 через единую впускную трубку 2, которая соединяется с шестеренным насосом 1 на стороне, которая упоминается как сторона впуска текучей среды. Впускная трубка 2 расположена так, чтобы подавать молоко и воздух в позиции, когда шестерни 10, 11 шестеренного насоса 1 зацепляются, причем поток молока и воздуха первоначально ориентируется перпендикулярно осям вращения шестерен 10, 11. Внутри шестеренного насоса 1, молоко и воздух принуждаются течь вдоль шестерен 10, 11 у зубчатой периферии шестерен 10, 11. В процессе, молоко и воздух смешиваются так, что производится молочная пена. В определенный момент молочная пена достигает другой стороны шестеренного насоса 1, которая упоминается как сторона выпуска текучей среды. На этой стороне выпускная трубка 3 соединена с шестеренным насосом 1, и молочная пена выпускается из шестеренного насоса 1 через эту выпускную трубку 3, и транспортируется далее к выпуску устройства для вспенивания, где может быть расположен приемник для приема молочной пены.
Ничего из молока, воздуха и молочной пены не способно проходить между шестернями 10, 11, то есть по области, где зацепляются шестерни 10, 11. Поэтому, единственный путь этих текучих сред проходит через шестеренный насос 1, проходит вдоль периферии шестерен 10, 11, при этом нет никакого пути назад из-за продолжающегося вращения шестерен 10, 11 и блокированного прохода между шестернями 10, 11. В процессе, давление увеличивается, причем давление в стороне выпуска текучей среды шестеренного насоса 1 выше, чем давление на стороне впуска.
Устройство для вспенивания выполнено с возможностью создания холодной молочной пены или горячей молочной пены, в зависимости от выбора пользователя устройства. С этой целью, согласно настоящему изобретению, впускная трубка 4 для подачи пара к шестеренному насосу 1 соединена с шестеренным насосом 1, на стороне выпуска текучей среды шестеренного насоса 1. Эта впускная трубка 4 для пара показана на Фиг.2 и 3 и на Фиг.1, расположение этой впускной трубки 4 для пара показано пунктирной линией. Из Фиг.1 ясно, что впускная трубка 4 для пара расположена так, чтобы подавать пар в положение сразу за областью зацепления шестерен, как видно по направлению от стороны впуска текучей среды к стороне выпуска текучей среды шестеренного насоса. В этом положении (позиции) пар может осуществить свою функцию нагревания, не препятствуя насосной функции шестеренного насоса 1 или процессу смешивания молока и воздуха. В частности, впускная трубка 4 для пара располагается, например, так, чтобы подавать пар в потоке, который ориентирован, по существу, параллельно осям вращения шестерен 10, 11, так, чтобы пар не был непосредственно нацелен на шестерни 10, 11, и большинство его нагревательной способности может использоваться для фактического нагрева молочной пены.
Из вышеуказанного ясно, что в устройстве для вспенивания согласно настоящему изобретению, пар используется для нагревания молочной пены, если это требуется. В общем, настоящее изобретение может быть охарактеризовано как подающее пар непосредственно в механические вспенивающие компоненты устройства для вспенивания. Важное преимущество этого факта состоит в том, что в устройстве для вспенивания не требуется отдельное средство для реализации возможности нагревания, отличное от средства для подачи пара к шестеренному насосу 1. Достижением настоящего изобретения является объединение функции нагнетания, смешивания и нагревания в единственном компоненте устройства для вспенивания. Кроме того, пар может использоваться с целью очистки внутренней части шестеренного насоса 1, так, что нет необходимости принимать дополнительные меры для выполнения функции очистки. Следовательно, устройство согласно настоящему изобретению имеет относительно простой и чрезвычайно компактный дизайн.
Устройство для вспенивания согласно настоящему изобретению может использоваться в качестве отдельного устройства, но может также быть расположено как блок в большой системе. Например, устройство для вспенивания может быть включено в устройство для приготовления напитка, такое как устройство для приготовления кофе или устройство для приготовления эспрессо, которое должно выдавать молочные напитки.
Пар, который подается к шестеренному насосу 1, может быть произведен любым подходящим известным способом. С этой целью, устройство для вспенивания может быть объединено с паровым генератором и возможно также с водяным баком для содержания воды, которая будет использоваться для создания пара.
В показанном варианте осуществления устройства для вспенивания согласно настоящему изобретению молоко и воздух подаются к шестеренному насосу 1 посредством единой трубки 2. Однако это не изменяет факт того, что могут быть применены отдельные трубки.
Следует отметить, что устройство для вспенивания согласно настоящему изобретению может содержать другой подходящий тип механического насоса, чем шестеренный насос 1, как описано ранее. В любом случае, согласно настоящему изобретению, устройство для вспенивания содержит средство для подачи пара к насосу, в частности, к стороне выпуска текучей среды насоса. Средства для подачи текучей среды к насосу и выпуска текучей среды из насоса не обязательно должны быть трубками, а могут также быть реализованы другим подходящим образом. Например, средства подачи/выпуска могут содержать каналы, проходящие через часть материала.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что объем настоящего изобретения не ограничивается примерами, обсужденными ранее, и что возможны изменения и модификации изобретения без отклонения от объема настоящего изобретения, определенного в формуле изобретения. Тогда как настоящее изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и описании, эти чертежи и описание следует считать только иллюстративными или примерными, а не ограничивающими. Настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления.
Изменения к раскрытым вариантам осуществления могут быть поняты и произведены специалистом в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения, из изучения чертежей, описания и формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других этапов или элементов, и неопределенный артикль "a" или "an" не исключает множество. Простой факт того, что определенные меры излагаются во взаимно различных зависимых пунктах формулы, не указывает, что комбинация этих мер не может использоваться для получения преимущества. Любые ссылочные знаки в формуле изобретения не должны быть рассмотрены как ограничение контекста настоящего изобретения.
Устройство для производства пены было описано выше. Устройство для производства пены содержит средство 1, которое выполнено с возможностью осуществлять насосную функцию и осуществлять процесс смешивания, по меньшей мере, одной жидкости и газа одновременно. Кроме того, устройство содержит подходящее средство 2 для подачи жидкости и газа к насосному средству 1, и походящее средство для выброса пены из насосного средства 1. Для того чтобы устройство было способно производить горячую пену, предоставлено средство 4 для подачи пара, которое расположено так, чтобы подавать пар напрямую к насосному средству, в частности к стороне выходного отверстия насосного средства 1. Этот путь присвоения нагревательной функциональности насосному средству 1 имеет множество преимуществ, включающих в себя возможность самого компактного дизайна. Кроме того, пар может быть использован для очистки насосного средства 1.