УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ АВТОМАТ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ
IMPROVED MACHINE FOR BEVERAGE PREPARATION

Область техники
Настоящее изобретение относится к автоматам для приготовления напитков, более точно к зажимным приспособлениям и способам, используемым в таких автоматах для приготовления напитков.
Уровень техники
Известны автоматы для приготовления напитков, таких как кофе, горячий шоколад и другие безалкогольные напитки, посредством контакта водной среды с одним или несколькими ингредиентами напитка. В патенте ЕР 1440910 описан один из примеров такого автомата с использованием герметически закрытых картриджей для приготовления напитков, содержащих ингредиенты напитка. В процессе применения устанавливают картридж для приготовления напитков в поворотном держателе картриджа автомата для приготовления напитков и зажимают его, в результате чего в слоистом материале, герметизирующем картридж для приготовления напитков, формируются впускное и выпускное отверстия для впуска нагретой воды и выпуска готового напитка. Чтобы зажать картридж для приготовления напитков, требуется зафиксировать головку картриджа путем поворота вниз верхней части до упора с неподвижной нижней частью, в результате картридж для приготовления напитков и поворотный держатель картриджа зажимаются  между ними.
Сущность изобретения
В настоящем изобретении предложено альтернативное зажимное приспособление, а также способ.
Соответственно, согласно одной из особенностей предложено зажимное приспособление автомата для приготовления напитков, содержащее:
опору,
держатель картриджа для приготовления напитков и зажим,
при этом держатель может соединяться с опорой и отсоединяться от нее и способен поворачиваться вокруг первой оси зажимного приспособления между:
i) первым положением, в котором держатель может соединяться с опорой или отсоединяться от нее и в котором держатель и зажим отстоят друг от друга в направлении первой оси, и
ii) вторым положением, в котором держатель соединен с опорой и находится относительно близко от зажима в направлении первой оси, в результате чего картридж для приготовления напитков, удерживаемый в процессе применения держателем, зажимается между держателем и зажимом,
при этом зажимное приспособление дополнительно содержит прокалыватель впускного отверстия в картридже для приготовления напитков, который является частью зажима или соединен с ним с возможностью поворота вместе с зажимом вокруг первой оси.
Опора может содержать неподвижную часть опоры и поворотную часть опоры; при этом держатель может соединяться с поворотной частью опоры или отсоединяться от нее.
Необязательно:
i) зажим может соединяться с поворотной частью опоры путем крепления к ней без возможности поворота, но с возможностью перемещения относительно нее в направлении первой оси,
ii) поворотная часть опоры может поворачиваться относительно неподвижной части
опоры, но являться неподвижной относительно нее в направлении первой оси, и
iii) зажим может соединяться с неподвижной частью опоры с возможностью как перемещения относительно нее в направлении первой оси, так и поворота относительно нее.
Необязательно:
i) поворотная часть опоры может содержать одну или несколько осевых направляющих прорезей, проходящих в направлении первой оси, а зажим может содержать один или несколько штифтов, которые плавно входят в одну или несколько осевых направляющих прорезей,
ii) неподвижная часть опоры может содержать одну или несколько изогнутых направляющих прорезей, в которые плавно входит один или несколько штифтов зажима.
Соответственно, за счет такой конструкции при повороте держателя вокруг первой оси зажим и держатель могут перемещаться относительно друг друга в направлении первой оси.
Держатель может поворачиваться вокруг первой оси в плоскости, преимущественно перпендикулярной первой оси, при этом во время поворота между первым и вторым положениями держатель может оставаться в той же плоскости без перемещения по первой оси. Эта конструкция выгодна тем, что позволяет держателю перемещаться в одной плоскости при его повороте. Осуществление этого перемещения легче для пользователя, чем перемещения по спирали, когда держатель одновременно поворачивается и движется в направлении первой оси. Оно также является более приятным с эстетической точки зрения.
Держатель и зажим могут соединяться с опорой таким образом, что при повороте держателя между первым и вторым положениями зажим перемещается в направлении первой оси.
Зажимное приспособление может дополнительно содержать опору картриджа для приготовления напитков, которая является частью держателя или соединена с ним, при этом опора картриджа для приготовления напитков способна перемещаться между:
i) положением загрузки, в котором, когда держатель находится в первом положении и соединен с опорой, опора картриджа для приготовления напитков наклонена относительно плоскости, преимущественно перпендикулярной первой оси, и
ii) зажатым положением, в котором, когда держатель находится во втором положении и соединен с опорой, опора картриджа для приготовления напитков находится в плоскости, преимущественно перпендикулярной первой оси.
Прокалыватель впускного отверстия может быть смещен от центра зажима и при повороте зажима вокруг первой оси перемещается по дугообразной траектории.
Поскольку прокалыватель впускного отверстия перемещается вместе с зажимом (и держателем), картридж для приготовления напитков преимущественно не поворачивается вокруг первой оси относительно прокалывателя впускного отверстия, когда держатель и зажим поворачиваются вокруг первой оси. За счет этого прокалыватель впускного отверстия может прокалывать в картридже для приготовления напитков отверстие, преимущественно соответствующее внешним очертаниям прокалывателя впускного отверстия, а не проделывает прорезь дугообразной формы.
Зажимное приспособление может дополнительно содержать прокалыватель выпускного отверстия в картридже для приготовления напитков, который является частью держателя или соединен с ним с возможностью поворота вместе с держателем между первым и вторым положениями. Как и в случае прокалывателя впускного отверстия, при повороте держателя вокруг первой оси прокалыватель выпускного отверстия не поворачивается вокруг первой оси относительно картриджа для приготовления напитков.
Также предложен способ зажима картриджа для приготовления напитков в автомате для приготовления напитков, включающий стадии:
установки картриджа для приготовления напитков в держателе,
соединения держателя с опорой,
поворота держателя и прокалывателя впускного отверстия вокруг первой оси,
в результате чего держатель и зажим приближаются друг к другу в направлении первой оси, зажим захватывает картридж для приготовления напитков, и картридж зажимается между зажимом и держателем, и
прокалывания впускного отверстия в картридже с помощью прокалывателя впускного отверстия, который поворачивается вместе с зажимом вокруг первой оси.
Держатель может поворачиваться в плоскости, преимущественно перпендикулярной первой оси, при этом во время поворота держатель остается в этой плоскости без перемещения по первой оси.
Картридж для приготовления напитков может изначально опираться на держатель, находясь в наклонном положении, при этом, когда держатель соединен с опорой, картридж для приготовления напитков наклонен относительно плоскости, преимущественно перпендикулярной первой оси, а при повороте держателя зажим заставляет картридж для приготовления напитков поворачиваться вокруг второй оси, перпендикулярной первой оси, в плоскости, преимущественно перпендикулярной первой оси.
Держатель может дополнительно содержать прокалыватель выпускного отверстия, при этом прокалыватель впускного отверстия и прокалыватель выпускного отверстия прокалывают противоположные стороны картриджа для приготовления напитков, а держатель содержит прокалыватель впускного отверстия.
Согласно другой особенности предложено зажимное приспособление автомата для приготовления напитков, содержащее:
опору,
держатель картриджа для приготовления напитков и
зажим,
при этом держатель может соединяться с опорой и отсоединяться от нее и содержит опору картриджа для приготовления напитков, а держатель способен поворачиваться вокруг первой оси зажимного приспособления между:
i) положением загрузки, в котором держатель и зажим отстоят друг от друга в направлении первой оси, а опора держателя картриджа для приготовления напитков наклонена относительно плоскости, преимущественно перпендикулярной первой оси, и
ii) зажатым положением, в котором держатель и зажим находятся относительно близко друг от друга в направлении первой оси, а опора картриджа для приготовления напитков переместилась в плоскость, преимущественно перпендикулярную первой оси.
За счет опоры картриджа для приготовления напитков выгодно обеспечивается изменение ориентации картриджа для приготовления напитков относительно остального держателя при повороте держателя вокруг первой оси.
Предпочтительно:
i) держатель имеет корпус с основанием и боковой стенкой, образующими полость, и
ii) опора картриджа для приготовления напитков находится внутри полости.
За счет перемещения опоры картриджа для приготовления напитков при повороте держателя вокруг первой оси может точно регулироваться выбор времени для прокалывания впускного отверстия в картридже для приготовления напитков. Опора картриджа для приготовления напитков может быть шарнирно соединена с держателем с возможностью поворота между положением загрузки и зажатым положением.
Опора картриджа для приготовления напитков может смещаться в положение, в котором она наклонена к плоскости, преимущественно перпендикулярной первой оси. Держатель может дополнительно содержать прокалыватель выпускного отверстия, отходящий вертикально вверх от основания. За счет перемещения опоры картриджа для приготовления напитков при повороте держателя вокруг первой оси может точно регулироваться выбор времени для прокалывания впускного отверстия относительно выпускного отверстия. Например, впускное отверстие может прокалываться до прокалывания выпускного отверстия.
Также предложена система приготовления напитков, в которую входит автомат для приготовления напитков и картридж для приготовления напитков, при этом автомат для приготовления напитков содержит зажимное приспособление согласно любой из описанных выше особенностей.
В любой из описанных выше особенностей:
прокалыватель выпускного отверстия может быть выполнен за одно целое с держателем; в качестве альтернативы, он может отсоединяться от держателя, прокалыватель впускного отверстия может быть выполнен за одно целое с зажимом; в качестве альтернативы, он может отсоединяться от зажима,
держатель может иметь рукоятку для облегчения его поворота,
первая ось может являться вертикальной или преимущественно вертикальной,
держатель может поворачиваться в горизонтальной или преимущественно горизонтальной плоскости,
держатель может поворачиваться приблизительно на 90 градусов между первым и вторым положениями,
держатель может соединяться с опорой за счет горизонтального перемещения,
в положении загрузки опора картриджа для приготовления напитков может быть наклонена, чтобы опирающийся на нее картридж для приготовления напитков находился на удалении от впускного отверстия и/или прокалывателя выпускного отверстия,
в опоре картриджа для приготовления напитков может иметься отверстие, через которое видна часть картриджа для приготовления напитков, например считыватель штрихового кода автомата для приготовления напитков,
опора картриджа для приготовления напитков может отсоединяться от держателя,
опора картриджа для приготовления напитков может содержать пластину, на которую опирается картридж для приготовления напитков, и удлиненный рычаг, на дальнем конце которого находится шарнирное соединение с держателем,
удлиненный рычаг может иметь форму, позволяющую ему изгибаться в зажатом положении и смещать пластину опоры в наклонное положение при высвобождении из зажатого положения.
Краткое описание чертежей
Далее лишь в качестве примера будут описаны особенности настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан перспективный вид автомата для приготовления напитков согласно настоящему изобретению,
на фиг. 2 показан перспективный вид с изображением по частям зажимного приспособления, проиллюстрированного на фиг.1 автомата для приготовления напитков,
на фиг. 3 показан перспективный вид проиллюстрированного на фиг. 1 автомата для приготовления напитков с отсоединенным держателем зажимного приспособления и с установленным картриджем для приготовления напитков,
на фиг. 4 показан перспективный вид проиллюстрированного на фиг. 1 автомата для приготовления напитков с картриджем для приготовления напитков и держателем в первом положении,
на фиг. 5 показан перспективный вид с держателем во втором положении, аналогичный виду на фиг. 4
на фиг. 6А показан перспективный вид снизу зажимного приспособления, иллюстрирующий держатель во втором положении,
на фиг. 6Б показан вид, иллюстрирующий держатель в положении между первым и вторым положениями, аналогичный виду на фиг. 6А,
на фиг. 6В показан вид, иллюстрирующий держатель в первом положении, аналогичный виду на фиг. 6А,
на фиг. 7А показан вид сбоку проиллюстрированного на фиг. 2 зажимного приспособления с держателем в первом положении,
на фиг. 7Б и 7В показаны виды, иллюстрирующие держатель в положении между первым и вторым положениями, аналогичные виду на фиг. 7А,
на фиг. 7Г показан вид, иллюстрирующий держатель во втором положении, аналогичный виду на фиг. 7А,
на фиг. 8А показан вид в поперечном разрезе зажимного приспособления, иллюстрирующий держатель в первом положении до прокалывания картриджа для приготовления напитков,
на фиг. 8Б-8Г показаны виды, иллюстрирующие зажимное приспособление и картридж для приготовления напитков во время поворота держателя из первого положения во второе положение, аналогичные виду на фиг. 8А,
на фиг. 8Д показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий держатель во втором положении с проколотым картриджем для приготовления напитков в зажатом положении, аналогичный виду на фиг. 8А,
на фиг. 9 показан вид снизу в плане картриджа для приготовления напитков для применения с зажимным приспособлением согласно настоящему изобретению,
на фиг. 10 показан вид в поперечном разрезе внешнего элемента проиллюстрированного на фиг. 9 картриджа для приготовления напитков,
на фиг. 11 показан увеличенный вид в поперечном разрезе части фиг. 11, обозначенной позицией II на фиг. 10,
на фиг. 12 показан увеличенный в поперечном разрезе части фиг. 11, обозначенной позицией III на фиг. 10,
на фиг. 13 показан перспективный вид сверху проиллюстрированного на фиг. 10 внешнего элемента,
на фиг. 14 показан перспективный вид снизу проиллюстрированного на фиг. 10 внешнего элемента,
на фиг. 15 показан вид сверху в плане проиллюстрированного на фиг. 10 внешнего элемента,
на фиг. 16 показан вид в поперечном разрезе внутреннего элемента проиллюстрированного на фиг. 9 картриджа для приготовления напитков,
на фиг. 16А показан увеличенный вид в поперечном разрезе части проиллюстрированного на фиг. 16 внутреннего элемента, обозначенной позицией 25а на фиг. 16,
на фиг. 17 показан перспективный вид сверху проиллюстрированного на фиг. 16 внутреннего элемента,
на фиг. 18 показан перспективный вид снизу проиллюстрированного на фиг. 16 внутреннего элемента,
на фиг. 19 показан другой вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 16 внутреннего элемента в разрезе под углом 90° к разрезу на фиг. 16,
на фиг. 19А показан увеличенный вид в поперечном разрезе части проиллюстрированного на фиг. 19 внутреннего элемента, обозначенной позицией 28а,
и
на фиг. 20 показан вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 9 картриджа для приготовления напитков.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1 показан автомат 1 для приготовления напитков, имеющий корпус 2 с зажимным приспособлением 3. С передней стороны корпуса 2 ниже зажимного приспособления ЗА находится зона 5 обслуживания. В основании зоны 5 обслуживания 5 предусмотрена подставка 4 для емкости.
Как показано на фиг. 2, зажимное приспособление 3 содержит зажим 30, опору 33 и держатель 37.
Опора 33 имеет неподвижную часть 32, прочно прикрепленную к корпусу 2, и поворотную часть 31, которая входит в неподвижную часть 32 с возможностью осевого перемещения и поворота относительно нее.
На верхнем конце неподвижной части 32 опоры имеется цилиндрический элемент 71 и отходящий от него нижний уступ 72, который соединен с цилиндрическим элементом 71 проходящей вниз стойкой 70. Нижний уступ 72 отстоит от нижнего края цилиндрического элемента 71 и ограничивает горловину 73, назначение которой описано далее. Нижний уступ 72 снабжен окном 76 для считывания штрихового кода. Передняя часть нижнего уступа 72 снабжена открытой прорезью 74, которая частично проходит навстречу задней стороне нижнего уступа 72. Цилиндрический элемент 71 снабжен двумя дугообразными направляющими прорезями 75 с его противоположных сторон.
На верхнем конце поворотной части 31 опоры имеется цилиндрический элемент 61, а на нижнем конце имеется отходящий от него нижний уступ 62, соединенный с цилиндрическим элементом 61 проходящей вниз стойкой 60. Как и в случае нижнего уступа 72, предусмотрено отверстие 66 для штрихового кода. Передняя часть нижнего уступа 62 снабжена открытой прорезью 64. Нижний уступ 62 отстоит от нижнего края цилиндрического элемента 61 и ограничивает горловину 63. Цилиндрический элемент 61 снабжен двумя осевыми направляющими прорезями с его противоположных сторон.
Зажим 30 имеет верхнюю цилиндрическую часть 51 и нижнюю цилиндрическую часть 52 меньшего диаметра, чем у верхней части 51. Верхняя часть 51 снабжена двумя проходящими наружу штифтами 53 с противоположных сторон. Как лучше всего видно на фиг. 8А, нижняя часть 52 является в целом полой и имеет цилиндрический нижний обод 55. Примерно посередине зажима 30 находится перегородка, вниз от которой отходит выступающая часть 54, назначение которой описано далее. Вблизи периферии нижней части 52 находится направленный вниз прокалыватель 86 впускного отверстия. Прокалыватель 86 впускного отверстия представляет собой полый штырь с заостренным дальним концом и каналом, по которому может поступать вода. Прокалыватель 86 впускного отверстия выполнен за одно целое с нижней частью 52 зажима 30 или с возможностью установки на ней. Верхний конец прокалывателя 86 впускного отверстия посредством внутреннего канала в зажиме 30 с возможностью движения текучей среды соединен с впускным отверстием 87 для воды на верхней поверхности зажима 30. В процессе применения с впускным отверстием 87 для воды может быть соединена гибкая трубка для обеспечения подачи воды в зажим 30.
Зажим 30, поворотную часть 31 опоры и неподвижную часть 32 опоры собирают путем установки поворотной части 31 опоры внутри неподвижной части 32 опоры и установки зажима 30 внутри поворотной части 31 опоры таким образом, чтобы штифты 53 выходили наружу как через осевые направляющие прорези 65 в поворотной части 31 опоры, так и дугообразные направляющие прорези 74 в неподвижной части 32 опоры. Для облегчения сборки штифты 53 могут быть выполнены отдельно от остальной верхней части 51 и скомпонованы с ней при сборке. Например, верхняя часть 51 может быть снабжена резьбовыми отверстиями под штифты или болты и т.п. с сопряженной резьбой. В собранном виде поворотная часть 31 опоры способна поворачиваться относительно неподвижной части 32 опоры вокруг продольной оси X зажимного приспособления 3, а зажим 30 способен перемещаться по продольной оси относительно неподвижной части 32 опоры и поворотной части 31 опоры.
Держатель 37 имеет корпус 80, держатель 34 картриджа и узел 36 выходного сопла. Корпус 80 имеет в целом цилиндрическую боковую стенку 82, которая ограничивает полость 83. Корпус 80 снабжен рукояткой 81. В основании корпуса 80 на дне полости 83 имеется отверстие 84 для штрихового кода и отверстие для прокалывателя 85 выпускного отверстия. Как лучше всего показано на фиг.8А, держатель 35 также снабжен шарнирным упором 99, на котором может быть шарнирно установлен держатель 34 картриджа.
На верхней стороне узла 36 выходного сопла находится прокалыватель 96 выпускного отверстия с центральным каналом, который сообщается с нижней частью выходного сопла 97 на дне узла 36, как показано на фиг. 8А. Непосредственно под прокалывателем 96 выпускного отверстия находится прямоугольный выступ 95а, приподнятый относительно прямоугольного утолщения 95b большего размера. Ниже прямоугольного утолщения 95b находится цилиндрический участок 95с, углубленный относительно выступа 95b. Узел 36 выходного сопла соединен с корпусом 80 посредством прокалывателя 85 выпускного отверстия. С целью сборки узла 36 выходного сопла с корпусом 80 обе части соединяют друг с другом, как лучше всего показано на фиг. 8А, в результате чего прямоугольный выступ 95а входит в отверстие для прокалывателя 85 выпускного отверстия и фиксируется в нем. Фиксация может осуществляться путем сварки, с помощью клея или аналогичными средствами. В этом положении прокалыватель 96 выпускного отверстия выступает вверх внутрь полости 83 корпуса 80, а прямоугольное утолщение 95b находится непосредственно под нижней поверхностью корпуса 80. За счет того что выступ 95а является прямоугольным и зафиксирован в прокалывателе 85 выпускного отверстия, узел 36 выходного сопла и корпус 80 зафиксированы относительно друг друга без возможности поворота.
Опора 34 картриджа содержит в целом круглую пластину 90 с отходящим от него искривленным рычагом 91. Дальний конец рычага 91 снабжен С-образной скобой 92. Рычаг 91 имеет изгиб 91 на протяжении части его длины, как показано на фиг. 8А. Пластина 90 снабжена прямоугольным отверстием 93, форма и размер которого соответствуют форме и размеру отверстия 84 для штрихового кода в корпусе 80. Пластина 90 дополнительно снабжена удлиненной прорезью 94, назначение которой описано далее. Опора 34 картриджа соединяется с корпусом 80 путем соединения скобы 92 с шарнирным упором 99 корпуса 80. Рычаг 91 имеет искривленную форму, как лучше всего видно на фиг. 8А.
На фиг. 3 проиллюстрирован автомат 1 для приготовления напитков и держатель 37 в отсоединенном положении, при этом в держателе 37 установлен картридж 15 для приготовления напитков. Картридж для приготовления напитков подробнее описан со ссылкой на фиг. 9-20. Когда держатель 37 отсоединен от зажимного приспособления, как показано на фиг. 3, направляющая прорезь 64 в поворотной части 31 опоры совмещена с направляющей прорезью 74 в неподвижной части 32 опоры. Соответственно, образуется отверстие, в которое с помощью толкающего усилия может быть вставлен узел 36 выходного сопла держателя 37. После того как держатель 37 вставлен в остальное зажимное приспособление 3, как показано на фиг. 4, 6В, 7А и 8А, достигается первое положение, в котором корпус 80 держателя 37 входит в зацепление с нижним уступом 62 поворотной части 31 опоры и опирается на него. Как показано на фиг. 8А и 6В, при переходе в это первое положение прямоугольное утолщение 95b плавно входит в направляющую прорезь 64 в поворотной части 31 опоры путем тугой посадки. Углубленный цилиндрический участок 95 с узла 36 выходного сопла совмещается с направляющей прорезью 74 в неподвижной части 32 опоры и входит в нее, при этом выходное сопло 97 расположено ниже нижнего уступа 72 неподвижной части 32 опоры. Соответственно, хотя диаметр верхнего конца сопла 97 превышает ширину направляющей прорези 74, сопло 97 не препятствует относительному повороту узла 36 выходного сопла и неподвижной части 32 опоры.
Как показано на фиг. 8А, картридж 15 для приготовления напитков установлен в держателе 37 и опирается на пластину 90 опору 34 картриджа таким образом, что его сторона из фольги находится внизу. В этом положении картридж 15 для приготовления напитков удерживается под углом к горизонтали за счет того, что изогнутый рычаг 91 упирается своим изгибом в основание корпуса 80.
На фиг. 7А-7Г и 8А-8Д проиллюстрировано относительное перемещение деталей при зажиме картриджа 15 для приготовления напитков. Зажим вручную осуществляется пользователем, который поворачивает рукоятку 81 вокруг продольной оси X зажимного приспособления 3. В проиллюстрированном варианте осуществления для полного зажима картриджа 15 для приготовления напитков требуется поворот приблизительно на 90°. В первом положении после того, как держатель 37 сначала вставляют в зажимное приспособление 3, зажим 30 целиком находится внутри цилиндрического элемента 61 и цилиндрического элемента 71 соответствующих поворотной и неподвижной частей 31, 32 опоры. Как показано на фиг. 8А, нижний обод 55 зажима 50 не выступает ниже цилиндрических элементов 61 и 71. За счет этого горловины 63 и 73 поворотной и неподвижной частей остаются свободными, что позволяет легко вставлять держатель 37. В этом положении штифты 53 обращены навстречу верхнему концу как осевых направляющих прорезей 65, так и дугообразных направляющих прорезей 75.
Как только держатель 37 начинает поворачиваться, поворотная часть 31 опоры также принудительно поворачивается за счет взаимного зацепления между прямоугольным утолщением 95b узла 36 выходного сопла и стенками направляющей прорези 64 уступа 62 поворотной части 31 опоры. Поскольку штифты 53 входят как в осевую направляющую прорезь 65, так и в дугообразную направляющую прорезь 75, поворот поворотной части 31 опоры вызывает направленное вниз осевое перемещение зажима 30 относительно поворотной части 31 опоры и неподвижной части 32 опоры по мере того, как штифты 53 перемещаются вниз по осевой направляющей прорези 65 и дугообразной направляющей прорези 75, как показано на фиг. 7Б и 8Б. Как показано на фиг. 7В и 7Г, при продолжении поворота держателя 37 зажим 30 целиком опускается, при этом нижняя часть 52 зажима 50 перемещается вниз и нижний обод 55 оказывается в непосредственной близости от основания полости 83 корпуса 80. Как показано на фиг. 8Б-8Д, в результате этого перемещения вниз нижней части 52 зажима 50 зажим 30 входит в зацепление с картриджем 15 для приготовления напитков и держателем 35 картриджа и смещает их. Это смещение обеспечивает сначала контакт нижнего обода 55 с участками верхней поверхности капсулы 15, а затем, как показано на фиг. 8Г, также зажатие за счет зацепления направленной внутрь выступающей части 54 с верхним углублением в картридже 15 для приготовления напитков. Перемещение вниз нижней части 52 заставляет опору 34 картриджа поворачиваться, в результате чего в полностью зажатом положении картридж 15 для приготовления напитков перемещается в горизонтальное положение, в котором пластина 90 расположена горизонтально и соприкасается с основанием полости 83. Этот поворот пластины 90 обеспечивается за счет изгиба изогнутого рычага 91 и поворота скобы 92 вокруг шарнирного упора 99.
Как показано на фиг. 8А-8Д, перемещение зажима вызывает прокалывание впускного отверстия и выпускного отверстия в картридже 15 для приготовления напитков. Впускное отверстие прокалывается через верхнюю поверхность картриджа, а выпускное отверстие - через нижнюю фольгу. За счет того что прокалыватель 86 впускного отверстия и прокалыватель 96 выпускного отверстия являются частью зажима 30 и держателя 37, соответственно, и поворачиваются вместе картриджем 15 для приготовления напитков вокруг продольной оси X, в картридже 15 для приготовления напитков прокалываются отверстия преимущественно в соответствии с внешней формой прокалывателей, а не в виде протяженных дугообразных прорезей. Во втором, зажатом положении, проиллюстрированном на фиг. 7Г и 8Д, держатель 37 прочно зафиксирован в подвижной части 31 опоры и неподвижной части 32 опоры. Это лучше всего показано на фиг. 6А и 6Б, на которых проиллюстрировано, что при повороте держателя 37 относительно поворотной части 31 опоры направляющие прорези 64 и 74 перестают совмещаться и узел 36 выходного сопла прочно фиксируется. Кроме того, как показано на фиг. 6А-6В, при повороте во второе положение, показанное на фиг. 6А, отверстие 66 для штрихового кода в поворотной части 31 опоры совмещается с окном 76 для считывания в неподвижной части 32 опоры. Помимо этого, следует отметить, что в этом положении с этими двумя отверстиями также совмещается отверстие 37 для штрихового кода в держателе 37. За счет этого во втором зажатом положении обеспечивается считывание считывателем, предусмотренным в автомате 1 для приготовления напитков, штрихового кода, который может быть нанесен на нижнюю поверхность картриджа 15, в положении, совмещенном с отверстием 84 для штрихового кода.
По завершении розлива напитка с использованием картриджа 15 держатель 37 высвобождают, выполняя в обратном порядке описанную выше операцию путем поворота рукоятки 81 в противоположном направлении. При отсоединении зажима 30 от картриджа 15 для приготовления напитков держатель 34 картриджа возвращается в наклонное положение за счет упругого смещающего действия искривленного рычага 91. Картридж 15 для приготовления напитков можно выгодно сбрасывать непосредственно в сборник отходов путем вытягивания держателя 37 из опоры 33 и переворачивания держателя 37. Соответственно, от пользователя не требуется касаться картриджа 15 для приготовления напитков или манипулировать с ним после его использования.
Далее описан один из примеров картриджа 15, который может использоваться с зажимным приспособлением и системой согласно настоящему изобретению. Хотя картридж 15 согласно этому примеру снабжен воздухоуловителем для обогащения напитка воздухом, другие картриджи могут не иметь такого воздухоуловителя. Применимые картриджи согласно другим примерам включают картриджи, предлагаемые на рынке компанией Kraft Foods, Inc под торговым наименованием Tassimo T-discs, примеры которых более полно описаны в патентах ЕР 1440909 и GB 2416480.
Картридж 15, проиллюстрированный на фиг. 9-20, в целом содержит внешний элемент 102, внутренний элемент 103 и слоистый материал 105. Внешний элемент 102, внутренний элемент 103 и слоистый материал 105 в собранном виде образуют картридж 15, в котором имеется внутреннее пространство 106 для одного или нескольких ингредиентов напитка, впускное отверстие 107, выпускное отверстие 108 и путь движения напитка, соединяющий впускное отверстие 107 с выпускным отверстием 108 и проходящий через внутреннее пространство 106. Впускное отверстие 107 и выпускное отверстие 108 изначально герметично закрыты слоистым материалом 105 и открываются в процессе применения путем прокалывания или прорезания слоистого материала 105.
Картридж 15 согласно проиллюстрированному примеру рассчитан, в частности, на применение для приготовления напитков типа кофе эспрессо из обжаренных и молотых зерен, в которых желательно получение пенки.
Как показано на фиг. 9, картридж 15 имеет в целом круглую или дисковидную общую форму, при этом диаметр картриджа 15 значительно превышает его высоту. Как показано на фиг. 20, через центр внешнего элемента проходит большая ось Y. Обычно общий диаметр внешнего элемента 102 составляет 74,5 мм±6 мм, а общая высота составляет 16 мм±3 мм. Обычно объем картриджа 15 в собранном виде составляет 30,2 мл±20%.
Внешний элемент 102 в целом содержит чашевидную оболочку 110 с изогнутой кольцевой стенкой 113, закрытым верхом 111 и открытым низом 112. Верх 111 внешнего элемента 102 имеет меньший диаметр, чем его низ 112, за счет расширения кольцевой стенки 113 от закрытого верха 111 к открытому низу 112. Кольцевая стенка 113 и закрытый низ 112 вместе ограничивают емкость, имеющую внутреннее пространство 134.
Закрытый верх 111 имеет полую направленную внутрь цилиндрическую выступающую часть 118, центрированную по большой оси X. Как лучше видно на фиг.11, цилиндрическая выступающая часть 18 имеет ступенчатый профиль, содержащий первый, второй и третий участки 219, 220 и 221. Первый участок 219 имеет правильную круглую цилиндрическую форму. Второй участок 220 имеет форму усеченного конуса и сужается внутрь. Третий участок 221 также имеет правильную круглую цилиндрическую форму и закрыт нижней поверхностью 131. Диаметр первого, второго и третьего участков 219, 220 и 221 постепенно уменьшается, в результате чего диаметр цилиндрической выступающей части 118 уменьшается от верха 111 до закрывающей ее нижней поверхности 131. В месте сочленения второго и третьего участков 220 и 221 цилиндрическая выступающая часть 118 имеет в целом горизонтальный уступ 132.
Внешний элемент 102 имеет проходящий наружу уступ 133, обращенный к низу 112. Проходящий наружу уступ 133 образует вспомогательную стенку 115, соосную с кольцевой стенкой 113, в результате чего между вспомогательной стенкой 115 и кольцевой стенкой 113 образуется кольцевой трубопровод 116. Трубопровод 116 проходит по окружности внешнего элемента 102. В кольцевой стенке 113 имеется множество прорезей 117 вровень с трубопроводом 116 для обеспечения сообщения трубопровода 116 и внутреннего пространства 134 внешнего элемента 102 с возможностью движения газа и жидкости. Как показано на фиг. 10, прорези 117 представляют собой вертикальные щели в кольцевой стенке 113. Предусмотрено от 20 до 40 прорезей. В проиллюстрированном варианте осуществления предусмотрено 37 прорезей 117, в целом равномерно расположенных по окружности трубопровода 16. Прорези 117 имеют длину предпочтительно от 1,4 до 1,8 мм. Обычно длина каждой прорези 117 составляет 1,6 мм или 10% общей высоты внешнего элемента 102. Ширина каждой прорези 117 составляет от 0,25 и 0,35 мм. Обычно ширина каждой прорези 117 составляет 0,3 мм. Прорези 117 являются достаточно узкими для предотвращения прохождения через них ингредиентов напитка в трубопровод 116 в процессе хранения или применения.
На периферии внешнего элемента 102 находится впускная камера 126. Как лучше всего видно на фиг. 10, впускную камеру 126 ограничивает цилиндрическая стенка 127, которая отделяет впускную камеру 126 от внутреннего пространства 134 внешнего элемента 102. Цилиндрическая стенка 127 имеет закрытую верхнюю поверхность 128, лежащую в плоскости, перпендикулярной большой оси Y, и открытый нижний конец 129, лежащий в одной плоскости с низом 12 внешнего элемента 102. Впускная камера 26 сообщается с трубопроводом 116 посредством двух прорезей 230, как показано на фиг. 10. В качестве альтернативы, для сообщения трубопровода 116 и впускной камеры 126 может использоваться от одной до четырех прорезей.
Нижний конец проходящего наружу уступа 133 снабжен проходящей наружу кромкой 135, перпендикулярной большой оси Y. Обычно кромка 135 имеет ширину от 2 до 4 мм. Часть кромки 135 увеличена и образует рукоятку 124, за которую можно держать внешний элемент 102. Рукоятка 124 снабжена перевернутым ободом 225 для улучшения захвата.
Внешний элемент 102 выполнен в виде цельной детали из полиэтилена высокой плотности, полипропилена, полистирола, сложного полиэфира или слоистого материала или из двух или более из этих материалов.
Как показано на фиг. 16-19, внутренний элемент 103 содержит кольцевую раму 141 и проходящую вниз цилиндрическую воронку 140. Через центр внутреннего элемента 103 проходит большая ось Y, как показано на фиг. 16.
Как лучше всего показано на фиг. 17 и 18, кольцевая рама 141 имеет наружный обод 151 и внутреннюю ступицу 152, которые соединены десятью равномерно расположенными радиальными спицами 153. Внутренняя ступица 152 выполнена за одно целое с цилиндрической воронкой 140 и отходит от нее. В кольцевой раме 141 имеются фильтрационные отверстия 155 между радиальными спицами 153. На кольцевой раме 141 установлен фильтр 104, который закрывает фильтрационные отверстия 155. Фильтр предпочтительно изготовлен из материала с высокой прочностью в мокром состоянии, например нетканого волокнистого материала из сложного полиэфира. Другие применимые материала включают водонепроницаемый целлюлозный материал, такой как целлюлозный материал, содержащий бумажное волокно. Бумажное волокно может быть смешано с волокнами полипропилена, поливинилхлорида и/или полиэтилена.
Как показано на виде в поперечном разрезе на фиг.16, внутренняя ступица 152 находится ниже, чем наружный обод 151, в результате чего кольцевая рама 141 имеет скошенный нижний профиль.
Верхняя поверхность каждой спицы 153 снабжена вертикальной перегородкой 154, которая делит пустое пространство над кольцевой рамой 141 на множество каналов 157. Каждый канал 157 ограничен перегородкой 154 с одной из сторон и фильтром 104 со стороны нижней поверхности. Каналы 157 проходят от наружного обода 151 вниз и выходят в цилиндрическую воронку 140 посредством отверстий 156, ограниченных внутренними краями перегородок 154.
Цилиндрическая воронка 140 содержит наружную трубку 142, окружающую внутренний разгрузочный лоток 143. Наружная трубка 142 образует внешнюю поверхность цилиндрической воронки 140. Верхний конец разгрузочного лотка 143 соединен с наружной трубкой 142 посредством кольцевой кромки 147. На верхнем конце разгрузочного лотка 143 находится впускное отверстие 145, которое сообщается с отверстиями 156 каналов 157, а на нижнем конце находится выпускное отверстие 144, через которое приготовленный напиток разливается в чашку или другую емкость. Разгрузочный лоток 43 имеет ступенчатый профиль с отчетливым изгибом 166 вблизи верхнего конца трубки 143.
Как показано на фиг.16, разгрузочный лоток 143 снабжен перегородкой 165, которая проходит от выпускного отверстия 144 на протяжении части разгрузочного лотка 143. Перегородка 165 помогает предотвращать распыление и/или разбрызгивание напитка при его выходе из разгрузочного лотка 143.
От кольцевой кромки 147 вертикально отходит обод 167, соединяющий наружную трубку 142 с разгрузочным лотком 143. Обод 167 окружает впускное отверстие 145, ведущее в разгрузочный лоток 143, и ограничивает кольцевой канал 169 между ободом 167 и верхним участком наружной трубки 142. Обод 167 имеет направленный внутрь уступ 168. В одной из точек по окружности обода 167 предусмотрено отверстие 170 в виде прорези, которое проходит от верхнего края обода 167 до точки в минимальной степени ниже уровня уступа 168, как лучше всего показано на фиг. 16 и 16А. Прорезь имеет ширину 0,64 мм.
Как показано на фиг.16 и 16А, на кольцевой кромке 147 находится отверстие 171 для впуска воздуха, совмещенное по окружности с отверстием 170. Отверстие 171 для впуска воздуха представляет собой отверстие, проходящее через кромку 147 и обеспечивающее сообщение точки выше кромки 147 и пустого пространства ниже кромки 147 между наружной трубкой 142 и разгрузочным лотком 143. Предпочтительно и, как показано, отверстие 171 для впуска воздуха имеет верхний участок 173 в форме усеченного конуса и нижний цилиндрический участок 172. Отверстие 171 для впуска воздуха обычно формируется с помощью штампа, такого как штифт. Сужающийся профиль отверстия 171 для впуска воздуха позволяет легче извлекать штамп из литого изделия. Стенка наружной трубки 142 вблизи отверстия 171 для впуска воздуха образует скат, ведущий из отверстия 171 для впуска воздуха во впускное отверстие 145 разгрузочного лотка 143. Как показано на фиг. 16А, между отверстием 171 для впуска воздуха и скатом предусмотрен скошенный уступ 174, чтобы струя напитка, выходящая из прорези 170, не сталкивалась непосредственно с верхней поверхностью кромки 147 вблизи отверстия 171 для впуска воздуха. Внутренний элемент 103 может быть выполнен в виде цельной детали из полипропилена или аналогичного материала, как описано выше. Слоистый материал 105 состоит из двух слоев: первого слоя алюминия и второго слоя литого полипропилена. Толщина слоя алюминия составляет от 0,02 до 0,07 мм. Толщина слоя литого полипропилена составляет от 0,025 до 0,065 мм. В одном из вариантов осуществления толщина слоя алюминия составляет 0,06 мм, а толщина слоя полипропилена составляет 0,025 мм. Этот слоистый материал 105 особо выгоден, поскольку обладает высокой устойчивостью к скручиванию при сборке. Соответственно, слоистый материал 105 может предварительно нарезаться на куски нужного размера и формы и затем без перекашивания перемещаться на сборочный участок производственной линии. Следовательно, слоистый материал 108 особо применим для сварки. Могут применяться другие слоистые материалы, включая слоистые материалы из ПЭТ/алюминия/ПП, ПЭ/EVOH/ПП, ПЭТ/металлизированного слоя/ПП и алюминия/ПП. Вместо высекаемого штампом слоистого материала может использоваться катаный материал.
Вместо гибкого слоистого материала 105 картридж 15 может быть закрыт жесткой или полужесткой крышкой.
Сборка картриджа 15 описана в ЕР 1440909 и ЕР 1796516.
В процессе применения во впускную камеру 126 картриджа 15 через впускное отверстие 107 поступает вода под давлением. Из нее вода через множество прорезей 117 поступает в фильтровальную камеру 160 картриджа 1 по трубопроводу 116. Вода нагнетается в радиальном направлении внутрь через фильтровальную камеру 160 и смешивается с находящимися в ней ингредиентами 200 напитка. В то же время, вода нагнетается вверх через ингредиенты 200 напитка. Напиток, получаемый при прохождении воды через ингредиенты 200 напитка, проходит через фильтр 104 и фильтрационные отверстия 155 в каналы 157, расположенные над кольцевой рамой 141.
Напиток протекает вниз по радиальным каналам 157 между перегородками и через отверстия 156 в кольцевой канал 169 цилиндрической воронки 140. За счет противодавления напитка, накапливающегося в фильтровальной камере 160 и в каналах 157, напиток из кольцевого канала 169 под давлением нагнетается через отверстие 128. Соответственно, напиток через отверстие нагнетается в виде струи в расширительную камеру, образованную верхним концом разгрузочного лотка 143. Как показано на фиг.20, струя напитка проходит непосредственно над отверстием 171 для впуска воздуха. При прохождении напитка через сужение отверстия его давлении снижается. При поступлении напитка в разгрузочный лоток 143 его давление остается относительно низким. В результате, поток напитка захватывает воздух в виде множества мелких пузырьков по мере всасывания воздуха снаружи картриджа 15 через отверстие 171 для впуска воздуха. Струя напитка, выходящая из отверстия, направляется вниз в выпускное отверстие 144, из которого напиток поступает в описанную выше выпускную трубку 120 и далее в емкость, такую как чашка, при этом пузырьки воздуха создают желаемую пенку. Соответственно, отверстие и отверстие 171 для впуска воздуха вместе образуют воздухоуловитель, который служит для захвата воздуха напитком.