УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ
BEVERAGE PREPARATION DEVICE

Уровень техники
Изобретение относится к заварочному устройству, предназначенному для приготовления напитков с использованием давления, более высокого, чем давление окружающей среды, растворяющей жидкости, предпочтительно, воды, и пищевого вещества, предпочтительно, в виде порошка, органического вещества типа кофе.
Область техники
Управляемые мотором заварочные блоки для приготовления напитков являются широко применяемыми и известными как один из основных компонентов так называемых разливочных автоматов. Эти автоматы могут использоваться как дома, так и в общественных местах.
В частности, известны заварочные блоки, позволяющие варьировать количество порошкообразного материала, загружаемого в заварочную камеру, другими словами, такие блоки позволяют использовать различные количества материала, например, кофе, подаваемого в заварочную камеру, где соответствующие количества порошкообразного вещества растворяются и экстрагируются с помощью растворяющей жидкости, в результате чего данная растворяющая жидкость приобретает органолептические свойства напитка. Примером такого напитка является кофе.
Один из недостатков данных заварочных блоков заключается в том, что их конструкция, как правило, является сложной, включает в себя кулачки или рычаги, которые подвержены загрязнению и требуют техобслуживания.
Еще одна проблема с такими устройствами заключается в том, что использованный, т.е. экстрагированный порошкообразный материал (например, использованный кофейный осадок, остающийся от молотого кофе, используемого для приготовления напитка) необходимо соответствующим образом удалять из заварочного блока в приемную емкость. Известные устройства обладают ограниченным пространством для приема использованного кофейного осадка, и поэтому операторам необходимо часто удалять использованный кофейный осадок из приемной емкости.
В патентном документе US 5316781 раскрыт заварочный блок, в котором заварочная камера и нижний поршень блока могут перемещаться вдоль вертикальной оси, камера перемещается вверх или вниз с помощью шпинделя или вращающего винта. Но, несмотря на то, что данный заварочный блок обеспечивает возможность приготовления напитков с различными количествами кофе, его конструкция является сложной и дорогостоящей, и, кроме того, не решает проблему нехватки места для удаления кофейного осадка; данная конструкция требует объема для приема использованного осадка под нижней точкой заварочного блока для вставки приемной емкости для использованного кофейного осадка в разливочном автомате. Получающаяся конструкция является сложной и дорогостоящей.
В патентном документе CH 673083 (US 4852472) раскрыт еще один заварочный блок, с аксиально перемещающимися поршнями. В данном случае характеристики конструкции ограничиваются использованием пружины, устанавливающей второй поршень исключительно в заданное положение.
В патентном документе EP 2036467 раскрыт блок с подвижной заварочной камерой, служащей для обеспечения точного количества удаляемого кофейного осадка, что усложняет ее конструкцию и повышает ее стоимость за счет применения неаксиально подвижных элементов.
В патентном документе GB 2019202A, выданном Piloni и Valente, раскрыт заварочный блок, в котором применяется единый электромотор, хотя все управление всеми перемещениями осуществляется с помощью кулачков и рычагов, что повышает сложность конструкции, а перемещение в перпендикулярном направлении одного из поршней, аналогично тому, как это предусматривается в документе EP 2036467, приводит к усложнению блока, подверженного износу и возможным нарушениям регулировки.
Таким образом, существует необходимость получения технического решения, обеспечивающего возможность создания простого, малогабаритного и компактного устройства для приготовления напитков, обеспечивающего решение всех вышеуказанных проблем.
Кроме того, требуется, чтобы данное устройство обеспечивало возможность сброса использованного кофейного осадка в емкость, достаточно большую, чтобы уменьшить объем работ по техобслуживанию и количество циклов очистки.
Еще одно требование, предъявляемое к устройству, заключается в том, чтобы его конструкция обеспечивала возможность использования различных количеств кофейного порошка в одном и том же устройстве, при максимально возможном изменении данных количеств, с целью получения наиболее широкого ассортимента напитков с помощью одного и того же устройства. Еще одно предъявляемое к устройству для приготовления напитков требование заключается в обеспечении возможности простой и быстрой очистки заварочной камеры и других соответствующих компонентов.
Цель настоящего изобретения заключается в решении вышеупомянутых проблем и создании устройства с заварочным блоком, обладающим всеми вышеуказанными положительными отличительными признаками.
Раскрытие изобретения
Указанная выше цель достигается с помощью настоящего изобретения, предлагающего устройство по п. 1 формулы.
Устройство согласно настоящему изобретению содержит: а) заварочную камеру со стенкой для загрузки в нее указанного ингредиента; b) первый поршень с выходом или входом для жидкости; с) второй поршень, содержащий шток и вход или выход для жидкости, который может перемещаться соосно с указанной камерой, а также внутри указанной камеры. Камера перемещается средством привода широко известным способом вдоль траектории на расстояние L1 по оси (А-А), по существу, в вертикальном направлении, из нижнего положения (Hmin) в верхнее положение (Umax), причем указанная траектория включает в себя положение очистки (Hdis), в котором производится удаление использованного ингредиента из указанной камеры после окончания операции заваривания.
Согласно настоящему изобретению, когда указанная камера и указанный поршень находятся в указанном положении очистки (Hdis), оба данных элемента расположены на расстоянии от указанного нижнего положения (Hmin). При использовании термина "поршень" подразумевается данный элемент в целом, т.е. объект, включающий в себя головку и шток; в случае, если шток состоит из нескольких частей, все эти части обозначаются термином "шток". Таким образом, когда в настоящем описании указывается, что "когда указанная камера и указанный поршень находятся в указанном положении очистки (Hdis), оба данных элемента расположены на расстоянии от указанного нижнего положения (Hmin)", подразумевается, что все части штока находятся на расстоянии от нижнего положения.
Второй поршень может перемещаться внутри заварочной камеры на расстояние L2, по существу, равное высоте камеры; в целом, нижнее положение (Hmin) является положением, в котором поршень и вторая камера упираются в нижнюю часть, например, основание устройства, и в котором расстояние L2 равно 0, поскольку головка поршня расположена заподлицо с верхней кромкой камеры. Согласно настоящему изобретению, расстояние L2 камеры в положении очистки равно 0, т.е. поршень находится в положении очистки относительно камеры, и камера и поршень, содержащий шток (т.е. поршень в целом), находятся на расстоянии от нижнего положения, т.е. они удалены от нижней части устройства.
Согласно аспекту настоящего изобретения, шток второго поршня проходит сквозь нижнюю стенку камеры, в результате чего свободный конец штока расположен вне указанной заварочной камеры, и может перемещаться вместе с поршнем и камерой.
Предпочтительно, шток не содержит каких-либо направляющих средств, удерживающих средств или пружин; это означает, что поршень является "пассивным", т.е. не имеется каких-либо активных средств, т.е. пружин, изменяющих положение поршня относительно заварочной камеры. Кроме того, шток не соединен с устройством удерживающими средствами, как в патентом документе US 5,367,947, и часть штока не удерживается на основании устройства, когда остальная часть штока отодвигается в сторону от основания вместе с заварочной камерой, как это происходит в изобретении, раскрываемом, например, в патентном документе US 5,316,781. Требуемое положение поршня в заварочной камере достигается посредством перемещения указанной камеры относительно поршня, как будет подробнее показано ниже в данном описании.
С целью удержания головки второго поршня в требуемом положении относительно заварочной камеры, головка поршня, шток, или оба данных элемента снабжены фрикционным средством для управления их перемещением относительно стенки указанно заварочной камеры, а именно, относительно боковой и нижней стенок заварочной камеры.
Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, расстояние (L4) между нижним положением камеры и положением очистки составляет по меньшей мере 15%, предпочтительно, по меньшей мере 25% расстояния (L1) между указанным нижним положением (Hmin) и указанным верхним положением (Hmax). Более предпочтительно, положение очистки (Hdis) является самым высоким положением, которое может быть использовано без создания помех работе других компонентов устройства.
В одном из возможных вариантов реализации изобретения, первый поршень расположен на верхней части устройства, а второй поршень и камера расположены под первым поршнем и могут перемещаться, таким образом, что первый (верхний) поршень и может входить в контакт со вторым (нижним) поршнем внутри заварочной камеры. Предпочтительно, первый поршень может перемещаться соосно указанной камере на расстояние L3, в результате чего отношение L2:L3 составляет по меньшей мере 6:1, предпочтительно, по меньшей мере 10:1.
Предпочтительно, первый поршень, наряду с вышеупомянутыми отличительными признаками, содержит разливной канал, соединенный с трубкой разлива напитка и выпускным каналом; на разливном канале установлен клапан, служащий для выборочного соединения указанного разливного канала либо только с трубкой разлива напитка, либо с указанной трубкой разлива напитка и с окружающим воздухом. Данный клапан расположен предпочтительно на выпускном канале и установлен в направлении вдоль штока первого поршня. Более подробно, выпускной канал содержит закрытый конец и по меньшей мере один поперечный канал, пересекающий выпускной канал и шток, служащий для соединения выпускного канала с окружающей атмосферой; для этого участок штока, на котором расположен поперечный канал, выборочно перемещается на посадочное место, предусмотренное на раме устройства согласно настоящему изобретению, и смещается с данного посадочного места, в результате чего, когда указанный участок становится на посадочное место, выпускной канал закрывается.
Таким образом, еще одной целью настоящего изобретения является создание заварочного устройства, содержащего а) заварочную камеру со стенкой (3а), b) первый поршень с выходом или входом для жидкости; с) второй поршень с входом или выходом для жидкости, способный перемещаться соосно указанной камере, а также внутри указанной камеры; в котором указанная заварочная камера может перемещаться в направлении параллельно оси (А-А) на расстояние L1, указанный второй поршень может перемещаться вместе с указанной камерой и внутри указанной камеры соосно указанной камере на расстояние L2, отличающееся тем, что указанный первый поршень может перемещаться соосно указанной камере на расстояние L3; и также отличающееся тем, что указанный первый поршень содержит разливной канал и клапан, расположенный на указанном канале, для обеспечения возможности выборочного соединения указанного разливного канала либо с трубкой разлива напитка, либо с указанной трубкой разлива напитка и с окружающим воздухом.
Устройство согласно настоящему изобретению содержит удаляющее устройство для удаления использованного кофейного осадка из мокрого сжатого кофейного порошка или другого ингредиента из заварочной камеры; в предпочтительном варианте реализации изобретения удаляющее средство представляет собой поворотный элемент, расположенный над заварочной камерой. Указанный поворотный элемент содержит: центральную часть, шарнирно установленную на штоке, соединенном с заварочной камерой; рабочий элемент для удаления использованного кофейного осадка с верхней поверхности второго поршня; и выступающий элемент, выступающий из центральной части и находящийся внутри направляющего средства, расположенного, по существу, параллельно оси (А-А).
Выступающий элемент отслеживает профиль направляющего средства и следует за изменением направления указанного направляющего средства, что приводит к поворачиванию рабочего элемента относительно заварочной камеры; в предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения поверхность направляющего средства является профилированной, что обеспечивает двойное поворачивание рабочего элемента относительно штока, заключенного в центральной части. Согласно настоящему изобретению, указанная часть направляющего средства расположена в максимально высокой точке, где поворачивание удаляющего средства может происходить без создания помех другим элементам устройства, а именно, без создания помех работе загрузочной воронки, используемой для подачи молотого кофе в заварочную камеру.
Как правило, заварочное устройство согласно настоящему изобретению является частью разливочного автомата, содержащего дополнительно соответствующие компоненты, взаимодействующие с данным заварочным блоком; данные компоненты хорошо известны специалистам в данной области техники. Разливочный автомат, содержащий описанное выше заварочное устройство, также является целью настоящего изобретения.
В частности, разливочный автомат содержит оборудованный микропроцессором блок управления с соответствующим программным обеспечением, служащий для выполнения ряда функций управления, в частности, включения и регулирования мощности и углового перемещения электромотора, связанного с заварочным устройством, обеспечения подачи холодной или горячей растворяющей жидкости, как правило, воды, в заварочную камеру, а также создания необходимого гидравлического давления растворяющей жидкости, подаваемой в заварочную или приготовительную камеру, с помощью средств создания давления, широко известных специалистам в данной области, таких как вибрационный насос или роторный насос.
Разливочный автомат содержит пользовательский интерфейс, служащий для введения потребителем команд на приготовление различных напитков. Иными словами, и более подробно, пользовательский интерфейс, типа широко известных специалистам в данной отрасли, позволяет блоку управления обеспечивать создание ряда напитков с различным содержанием жидкой и твердой фаз, т.е., соответственно, растворяющей жидкости и ингредиента напитка, различными температурами растворяющей жидкости, различными рабочими давлениями внутри камеры заварочного блока, а также с использованием различных величин крутящего момента электромотора для управления заварочным блоком, для создания различных степеней сжатия пищевого продукта.
Такой разливочный автомат содержит также средство подачи для загрузки, в соответствии с командой потребителя, различных количеств порошка молотого кофе в заварочную камеру, а также для удаления с помощью удаляющего средства использованного кофейного осадка из заварочной камеры в емкость.
Целью изобретения является также способ приготовления напитка посредством заваривания пищевого ингредиента напитка в заварочном устройстве согласно одному из вышеупомянутых вариантов реализации и их комбинаций, в котором указанное устройство содержит:
заварочную камеру со стенкой; первый поршень, снабженный выходом или входом для жидкости; второй поршень, снабженный входом или выходом для жидкости, способный перемещаться соосно с указанной камерой, а также внутри указанной камеры; в котором указанная камера может перемещаться по траектории, параллельной оси (А-А), на расстояние L1, а указанный второй поршень может перемещаться внутри указанной камеры, соосно указанной камере, на расстояние L2, таким образом, что когда L2=0, поршень находится в положении очистки; средство подачи, служащее для подачи ингредиента в указанную заварочную камеру; удаляющее устройство для удаления использованного ингредиента по окончании процесса заваривания;
включающий в себя операции а) приготовления требуемого количества ингредиента, предпочтительно, молотого кофе; b) подачу указанного ингредиента в указанной заварочной камере; с) подачу воды в указанную заварочную камеру для заваривания и получения напитка из указанного ингредиента; d) удаление использованного ингредиента по окончании указанной операции заваривания;
отличающийся тем, что:
в ходе указанных операций a)-d) указанная камера и указанный поршень перемещаются приводимым электромотором средством привода удлиненной формы в направлении вдоль указанной оси (А-А) в несколько положений, а также тем, что операция d) осуществляется, когда L2=0 и указанная заварочная камера и указанный поршень смещены вверх из указанного нижнего положения (Hmin) и достигли высоты (Hdis) от основания устройства, которое находится на расстоянии от указанного нижнего положения (Hmin). Согласно аспекту настоящего изобретения, средство привода, перемещающее камеру по указанной траектории, является единственным управляемым электромотором средством данного устройства, в результате чего при перемещении указанной заварочной камеры происходит активизация указанного средства подачи и указанного удаляющего средства, без применения пружины или какого-либо иного смещающего средства, в результате чего приводится в действие второй поршень без использования пружин или удерживающих средств.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, после заваривания кофе или иного напитка указанная камера перемещается вниз в нижнее положение (Hmin) на основании устройства, например, на основании рамы устройства, в результате чего указанный второй поршень проталкивается сквозь указанную камеру и достигает верхней кромки указанной камеры, так что расстояние L2 становится равным 0, и использованный кофейный осадок выступает из заварочной камеры. Затем камера перемещается вверх, вместе с указанным вторым поршнем, который сохраняет свое указанное положение с L2=0 до тех пор, пока не будет достигнуто положение очистки (Hdis), при котором в результате перемещения заварочной камеры происходит активизация удаляющего средства.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, после осуществления операции очистки d) заварочная камера перемещается вверх до тех пор, пока указанный первый поршень не заставит указанный второй поршень войти внутрь указанной камеры и встать в свое самое нижнее положение, т.е. положение, при котором расстояние L2 является максимальным.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, в конце операции с) указанный первый поршень смещается указанной заварочной камерой вниз на расстояние L3, причем отношение L2:L3 составляет по меньшей мере 6:1, предпочтительно по меньшей мере 10:1, чтобы привести в действие выпускной клапан для завершения операции с).
Настоящее изобретение обладает рядом преимуществ по сравнению с известным уровнем техники.
Наличие свободного штока второго поршня, т.е. штока, не соединенного с какими-либо пружинами или иными смещающими средствами, имеющего свободный конец, и который не удерживается на основании рамы устройства, обеспечивает возможность удержания поршня в положении L2=0 также когда камера перемещается вверх, в результате чего точка удаления использованного кофейного осадка может находиться на намного большем расстоянии от основания устройства, чем в известных заварочных устройствах; это означает, что можно использовать емкость намного большего объема для приема использованного кофейного осадка, чем в известных устройствах, что обеспечивает соответствующие преимущества по частоте техобслуживания устройства.
Еще одно преимущество данного устройства заключается в том, что в нем не используются пружины или какие-либо иные приводящие элементы, кроме червячного винта, приводимого электромотором, установленным на установке вне заварочного устройства, что значительно упрощает очистку заварочного устройства после его снятия с разливочного автомата. Таким образом, устройство устанавливается в разливочном аппарате без применения средств крепления, и может быть легко переведено из установочного положения в положение демонтажа.
Еще одно преимущество данного устройства заключается в том, что можно задавать требуемый объем заварочной камеры посредством регулирования перемещения второго поршня относительно камеры, т.е. путем регулирования расстояния L2; поскольку в устройстве не имеется пружин, перемещающих шток и поршень в нижнее положение, как в устройствах известного уровня техники, поршень сохраняет установленное положение до тех пор, пока он не будет смещен первым (верхним) поршнем, следуя за перемещением вверх заварочной камеры, или основанием рамы, следуя за перемещением камеры вниз. Это обеспечивает возможность регулирования объема камеры в соответствии с количеством порошка молотого кофе, подаваемым в заварочную камеру, так чтобы слой кофе, находящийся на поверхности второго поршня, перед сжатием был распределен более равномерно, чем это возможно в устройствах известного уровня техники. Таким образом, сжатый порошок кофе распределен более равномерно, и экстрагирование в фазе заваривания улучшается, так что качества напитка также повышается.
Еще одно преимущество заключается в том, что второй поршень можно быстро и легко демонтировать и вынуть из заварочной камеры для дальнейшей очистки и техобслуживания.
Вышеупомянутые и другие преимущества настоящего изобретения станут более понятны после ознакомления с приведенным ниже описанием возможных вариантов реализации.
Краткое описание чертежей
Один из возможных вариантов реализации изобретения в качестве примера более подробно рассматривается в нижеприведенном описании со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
фиг. 1 - устройство для приготовления напитков согласно настоящему изобретению, вид в перспективе;
фиг. 2, 3, 5 - устройство для приготовления напитков согласно настоящему изобретению, виды с разных сторон в продольных разрезах и с частичными разрезами, соответственно;
фиг. 4 схематично показаны основные конфигурации заварочной камеры в процессе заварки согласно настоящему изобретению;
фиг. 6 - верхняя часть устройства согласно настоящему изобретению, включая первый поршень, вид в продольном разрезе;
фиг. 7А-7В - части первого поршня, виды в разрезе в увеличенном масштабе, показывающие открывание и закрытие клапана согласно настоящему изобретению;
фиг. 8 - удаляющее средство согласно настоящему изобретению, вид в увеличенном масштабе;
фиг. 9 - устройство для приготовления напитков согласно настоящему изобретению, вид в перспективе в поперечном разрезе;
фиг. 10 - устройство для приготовления напитков согласно настоящему изобретению, вид в перспективе сзади;
фиг. 11 - возможные положения загрузочной воронки согласно настоящему изобретению относительно заварочной камеры;
фиг. 12 и 13 - положения компонентов устройства для приготовления напитков согласно настоящему изобретению в двух возможных циклах заварки.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг. 1 и 2, устройство 1 для приготовления напитков согласно настоящему изобретению представляет собой заварочное устройство разливочного автомата, которое, предпочтительно, может устанавливаться в виде единого блока на разливочный автомат, и сниматься с данного автомата. Данное заварочное устройство включает в себя опорную раму 2, в которой смонтированы компоненты данного устройства, заварочную камеру 3, которая может перемещаться относительно опорной рамы 2, и средство привода, служащее для перемещения заварочной камеры 3 по траектории из нижнего положения в верхнее положение. Термины "нижнее положение" и "верхнее положение" соответствуют верхней и нижней частям устройства в том виде, как оно изображено на фиг. 1, и иллюстрируются с помощью обозначений Hmin и Hmax на фиг. 4.
Устройство также содержит первый поршень и второй поршень, оснащенные отверстиями для входа и выхода жидкости; в показанном на чертежах предпочтительном варианте реализации изобретения предусмотрен первый (верхний) поршень 7 со средством подачи напитка 14 и второй (нижний) поршень 9 со средством подачи воды 15; второй поршень 9 содержит головку 8, шток 9b и конечную часть штока 9а; поршень 9 может перемещаться в направлении по оси камеры 3 внутри указанной камеры.
Как правило, заварочная камера 3 имеет форму цилиндра и содержит верхний обод 3b, нижнюю стенку с ободом 3c и стенку 3а, соединенную со средством привода; средство привода включает в себя вращающийся червячный винт 5, шарнирно установленный на опорной раме 2, и электромотор 6 (схематично изображен в виде прямоугольника), обеспечивающий вращение винта 5. Внешняя часть стенки 3а известным способом закреплена с одной стороны фиксированным направляющим средством 4, которое позволяет камере перемещаться по прямой, но не позволяет вращаться, а с другой стороны - червячным винтом 5, для преобразования вращательного движения винта 5 в прямолинейное движение заварочной камеры 3.
Предпочтительно, электромотор 6 представляет собой шаговый электродвигатель, соединенный с винтом 5 с помощью шестеренной передачи типа редуктора для вращения винта 5 с большей точностью по позиционированию и, таким образом, для установки заварочной камеры 3 во множество заданных положений на траектории по оси А-А, параллельной оси винта 5; ось А-А является осью симметрии заварочной камеры 3.
Согласно аспекту настоящего изобретения, ось А-А заварочной камеры является вертикальной или практически вертикальной, т.е. если она отклонена от вертикали, то угол отклонения составляет менее 12°, предпочтительно менее 8°, более предпочтительно менее 3°.
Как уже упоминалось ранее, заварочная камера 3 содержит второй поршень 9, который имеет головку 8, являющуюся нижней стенкой камеры 3, шток 9b и свободный конец 9а штока 9b; поршень 9 может перемешаться внутри камеры 3, смещаясь на расстояние L2, например, в положение (см. фиг. 2 и 3), в котором происходит загрузка порции молотого кофе из загрузочной воронки 25 перед заваркой напитка, в верхнее положение (Hdis, см. фиг. 4 и 5) для удаления использованного сжатого кофейного осадка после этапа заварки, или в положение, выбранное для регулирования объема заварочной камеры 3 в соответствии с количеством порошка молотого кофе, которое будет загружено в указанную камеру.
Головка 8 поршня 9 содержит уплотнительный элемент 12, такой как уплотнительное кольцо, расположенный на боковой поверхности поршня и служащий для обеспечения герметичности, чтобы порошок или жидкость не могли выходить из камеры через зазор между головкой 8 и стенкой 3а; указанный уплотнительный элемент 12 создает трение о внутреннюю поверхность стенки 3а; трение создается также дополнительным фрикционным средством 12а, расположенным между штоком 9b и нижней кромкой 3c заварочной камеры 3. В результате, поршень 9 обычно удерживается в своем положении силой трения, создаваемой фрикционным средством 12 и, в частности, 12а; таким образом, головка 8 поршня будет оставаться в своем положении до тех пор, пока не будет передвинута в новое положение. В частности, как описано ниже, перемещение головки 8 внутри заварочной камеры 3 происходит за счет усилия, создаваемого первым поршнем 7, который заставляет второй поршень 9 перемещаться в сторону нижней кромки 3с заварочной камеры, или под действием основания 2а рамы устройства, которое действует на шток 9b, перемещая головку 8 в сторону верхней кромки 3b заварочной камеры 3; указанные выше перемещения происходят, когда заварочная камера 3 перемещается вдоль оси А-А за счет вращения червячного винта 5.
Согласно настоящему изобретению, указанная заварочная камера может перемещаться вдоль оси (А-А) на расстояние L1, а указанный второй поршень может коаксиально смещаться внутри указанной камеры на расстояние L2: отличительным признаком настоящего изобретения является то, что отношение L1:L2 составляет по меньшей мере 2,5:1, предпочтительно по меньшей мере 3:1. Согласно настоящему изобретению, заварочная камера 3 в положении очистки Hdis будет находиться в положении Hmin на расстоянии от основания, и, кроме того, расстояние L2 поршня 9 будет равно 0.
Перемещение заварочной камеры 3, положения Hmax, Hmin и Hdis, и длины L1 и L2 будут раскрыты более подробно при рассмотрении положений А-Е на фиг. 12 и 13. Конфигурация А на фиг. 4 демонстрирует положение, в котором поршень 7 извлечен из заварочной камеры 3, например, находится в исходном положении или в положении, в котором производится загрузка молотого кофе в заварочную камеру из загрузочной воронки 25, как показано также на фиг. 2.
Как показано на фиг. 4В, когда заварочная камера 3 перемещается в сторону верхнего основания 2b опорной рамы 2, поршень 7 входит в камеру 3, касаясь внутренней поверхности стенки 3а камеры 3, и, если камера 3 пуста, поршень 7 в конечном итоге упирается в головку 8 поршня 9, и перемещает его вниз в конечное положение, или до тех пор, пока он не коснется верхней части нижней кромки 3с камеры 3, как показано на фиг. 4.
В данной последней конфигурации, показанной также на фиг. 3, камера располагается на высоте Hmax, которая представляет собой максимальное расстояние от нижнего основания 2а опорной рамы 2; при этом, в результате такого перемещения камеры 3 вдоль оси А-А, становится возможным коснуться верхней кромки 3b заварочной камеры 3.
Иными словами, при вращении червячного винта 5 электромотором 6, заварочная камера 3 смещается вверх до тех пор, пока поршень 7 не войдет в нее; после того, как указанный поршень 7 войдет в указанную камеру 3, он смещается вниз к головке 8 поршня 9, предпочтительно, в свое нижнее положение в камере 3.
Конфигурация D на фиг. 4 и фиг. 5 показывает положение, когда заварочная камера располагается в своем нижнем положении, а головка 8 поршня 9 расположена в своем верхнем положении внутри камеры, т.е. в положении, при котором L2=0. Для того, чтобы войти в данное положение, головка 8 смещается вверх внутри камеры 3 штоком 9b поршня 9; как показано на чертежах, и как упоминалось выше, шток выступает по меньшей мере своим свободным концом 9а из нижней части заварочной камеры 3, и свободный конец 9а расположен вне указанной заварочной камеры, перемещаясь вместе с указанным поршнем и указанной камерой; фактически, когда заварочная камера 3 перемещается вниз, свободный конец 9а поршня 9 перемещается вниз до тех пор, пока не упрется в нижнее основание 2а опорной рамы 2.
После данного контакта указанный второй поршень 9 не может продолжать дальнейшее движение вниз, так что при перемещении камеры 3 вниз поршень 9 перемещается внутри камеры до тех пор, пока камера 3 не упрется в основание 2а. В данном положении нижняя часть нижней кромки 3с заварочной камеры 3 контактирует с нижним основанием 2а опорной рамы 2, а головка 8 поршня располагается заподлицо (L2=0) с верхней кромкой 3b заварочной камеры 3; таким образом, камера 3 достигает своей минимальной высоты Hmin, которая представляет собой минимальное расстояние от нижнего основания 2а опорной рамы 2 до верхней кромки 3b заварочной камеры 3 вдоль оси А-А.
Начиная с данной последней конфигурации, показанной на фиг. 4D, камера 3 может перемещаться вверх, и свободный конец 9а будет перемещаться вместе с заварочной камерой 3, поскольку поршень 9 сохраняет свое установочное положение за счет трения, создаваемого уплотнительным элементом 12 и фрикционным средством 12а.
Разница между Hmax и Hmin равна L1, и это расстояние определяется как максимально возможное смещение заварочной камеры 3 при перемещении вдоль оси А-А.
Что касается L2, то, как показано на фиг. 4, это расстояние можно определить как смещение поршня 9 внутри заварочной камеры 3; иными словами, L2 представляет собой расстояние по вертикали между верхней стороной указанной подвижной нижней стенки 8 и верхней кромкой 3b заварочной камеры 3. Расстояние L2 является максимальным в конфигурации А на фиг. 4, 12 и на фиг. 3; расстояние L2 является минимальным (т.е. L2=0) в положениях D и Е на фиг. 4, в положениях А, Н и I на фиг. 13, и на фиг. 5.
Одним из положений, в котором заварочная камера 3 может остановиться между Hmax и Hmin, является положение, в котором производится удаление использованного, экстрагированного сжатого кофейного (или другого) осадка из заварочной камеры.
Согласно аспекту настоящего изобретения, отношение L1:L2 составляет по меньшей мере 2:1, предпочтительно по меньшей мере 3:1; расстояние L4 от указанного нижнего положения заварочной камеры до указанного положения очистки, т.е. Hdis-Hmin, составляет по меньшей мере 25% расстояния L1 между указанным нижним положением (Hmin) и указанным верхним положением (Hmax). Данное конкретное отношение достигается за счет того, что свободный конец 9а второго поршня 9 перемещается вместе с заварочной камерой и поршнем 9; указанный свободный конец 9а не прикреплен к опорной раме 2 и не соединен с какими-либо направляющими элементами, удерживающими средствами или пружинами, так что когда камера находится на высоте Hdis, расстояние L2=0.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, заварочное устройство 1 содержит также удаляющее устройство 21 для удаления использованного, т.е. экстрагированного сжатого кофейного (или иного) осадка после заварки; как показано на фиг. 8, 9 и 10, указанное удаляющее устройство 21 для удаления использованного кофейного осадка содержит центральную часть 21b, шарнирно установленную на штоке 22, закрепленном на заварочной камере 3.
От указанной центральной части 21b отходит рабочий элемент 21а, т.е. элемент, который соскребает использованный кофейный осадок; данный рабочий элемент выполнен в виде части окружности и может поворачиваться, чтобы снимать использованный кофейный осадок 32 с верхней части головки 8 поршня 9; от центральной части 21b под углом относительно рабочего элемента 21а отходит выступающий элемент 21с, который выступает из указанной центральной части 21b и является намного более коротким, чем рабочий элемент 21а; выступающий элемент 21с входит в направляющее средство 23, проходящее вдоль устройства 1, по существу, параллельно указанной оси (А-А), как это показано на фиг. 10.
Рабочий элемент 21 соединен с центральной частью 21b L-образным рычагом, обеспечивающим правильное поворачивание устройства; предпочтительно, рабочий элемент 21 содержит также наклонную поверхность 30, направленную в сторону, противоположную камере 3, образуя кулачок, работа которого будет более подробно рассмотрена ниже. Наклонная поверхность 30 применяется для того, чтобы входить в контакт с дном загрузочной воронки 25 и поворачивать его в сторону, чтобы загрузочная камера 3 могла занять свое максимальное по высоте положение, показанное на фиг. 3; кроме того, наклонная поверхность 30 может регулировать угол наклона загрузочной воронки 25 относительно заварочной камеры 3.
Как показано на фиг. 1 и 9, удаляющее устройство 21 расположено над заварочной камерой 3 и перемещается вместе с заварочной камерой 3 в направлении параллельно оси А-А камеры; в частности, возможность шарнирного поворачивания удаляющего устройства 21 ограничивается указанной заварочной камерой 3 с помощью штока 22, ось вращения которого параллельна оси А-А.
При поворачивании центральной части 21b устройства 21 относительно указанного штока 22 рабочий элемент 21а смещается относительно указанной заварочной камеры в направлении перпендикулярно оси А-А. Данное вращение осуществляется посредством выступающего элемента 21с, который перемещается по конкретной траектории, определяемой направляющим средством 23.
В частности, как показано на фиг. 9 и 10, выступающий элемент 21 с соединяется с направляющим средством 23 и располагается внутри направляющего средства 23, которое имеет форму канавки, параллельной продольной оси устройства, по существу, параллельно оси А-А: при перемещении заварочной камеры 3 вдоль оси А-А выступающий элемент 21с перемещается по канавке направляющего средства 23 и передает на рабочий элемент 21а любые изменения направления направляющего средства 23 в виде поворота центральной части 21а.
Как видно из фиг. 10, указанное направляющее средство 21 содержит, начиная с основания 2а, первый участок 23а, параллельный оси А-А, второй участок 23b, имеющий двухмерную криволинейную форму, и третий участок 23с, также проходящий параллельно оси А-А; предпочтительно, две кривые вертикальной траектории выполнены как можно более близкими к 90°. Когда выступающий элемент 21с проходит по первому или второму участкам 23а, 23с направляющего средства 23, удаляющее устройство 21 находится в своем нерабочем положении, показанном на фиг. 1 и фиг. 9, т.е. в положении, в котором заварочная камера 3 открыта и свободна; при прохождении удаляющего устройства 21 по участкам 23а и 23с вращения рабочего элемента 21а удаляющего устройства 21 не происходит.
При прохождении выступающего элемента 21с по вышеуказанному второму участку 23b направляющего средства 23, он дважды поворачивается в направлении по стрелкам 24 на фиг. 9; в результате этого перемещения происходит двойное поворачивание рабочего элемента 21а, в частности, первое поворачивание из нерабочего положения, показанного на фиг. 1 и фиг. 9, вправо на фиг. 9, т.е. в сторону наклонной поверхности 33, расположенной сбоку от заварочной камеры 3, и второе поворачивание в противоположном направлении, обратно в нерабочее положение.
Таким образом, путем размещения профилированного участка 23b на направляющем средстве 23 в определенном месте вдоль оси А-А можно обеспечить "сметание" использованного кофейного осадка 32 в емкость для приема использованного кофейного осадка (не показана) рабочим элементом 21а удаляющего устройства 21. Согласно предпочтительному аспекту настоящего изобретения, указанный профилированный участок 23b направляющего средства 23 располагается как можно ближе к первому поршню 7, чтобы точка поворота устройства 21 располагалась как можно выше.
Следует отметить, что привод удаляющего устройства 21 производится таким образом, чтобы оно совершало двукратный поворот относительно штока 22, причем при каждом повороте заварочная камера 3 перемещается поперек профилированного участка 23b направляющего средства, т.е. двойное поворачивание происходит также, когда камера перемещается вниз после этапа заваривания, т.е. в конфигурации, когда поршень 9 находится в своем нижнем положении при L2>0, и кофейный осадок находится внутри заварочной камеры. Это является отличительной особенностью настоящего изобретения, которая позволяет получать требуемый технический эффект, заключающийся в высокой точке сброса использованного кофейного осадка.
Как и второй поршень 9, первый поршень 7 также снабжен уплотнительным элементом 13, таким как уплотнительное кольцо, расположенным на боковой поверхности поршня 7 и служащим для обеспечения герметичности, чтобы жидкость не могла выходить из камеры через зазор между поршнем 7 и стенкой 3а. Уплотнительный элемент 13 создает трение между поршнем 7 и внутренней поверхностью стенки 3а заварочной камеры, так что при вхождении поршня 7 в камеру 3 поршень 7 может перемещаться данной камерой 3.
Еще в одном возможном варианте реализации данного изобретения верхняя часть указанного поршня 7 выполнена в виде штока 7b, соединенного с верхним основанием 2b опорной рамы 2, таким образом, что указанный первый поршень 7 может свободно перемещаться между двумя ограничителями 10 и 11; первый ограничитель 10, в форме фланца, расположен на участке указанного штока 7b под верхним основанием 2b опорной рамы 2, а второй ограничитель 11 расположен на участке указанного штока 7b над указанным верхним основанием 2b; таким образом, поршень 7 может свободно перемещаться, проходя сквозь верхнее основание 2b между указанными ограничителями 10 и 11 на расстояние L3, которое можно определить как максимально возможное перемещение поршня 7.
При перемещении камеры 3 в сторону верхнего основания 2b опорной рамы 2 уплотнительный элемент 13 поршня 7 входит в контакт с внутренней поверхностью стенки 3а камеры 3, и поршень 7 начинает перемещаться вверх вместе с камерой 3, и перемещается до тех пор, пока первый ограничитель 10 не коснется верхнего основания 2а опорной рамы 2. После этого поршень 7 не может перемещаться дальше вверх; вверх может перемещаться только заварочная камера 3, и, следовательно, указанный поршень 7 в конечном итоге войдет в контакт с поршнем 9 и передвинет его в требуемое положение.
Наиболее предпочтительным требуемым положением для поршня 9 является дно камеры 3, как показано в конфигурации В на фиг. 4 или в положении А на фиг. 1. В этом положении можно проверить, имеется ли в камере какое-либо остаточное количество молотого кофе после удаления использованного кофейного осадка 32; для этого устройство 1 снабжено хорошо известным в данной отрасли сенсорным средством (не показано), обеспечивающим возможность определения положения камеры 3 по высоте L1. Данное сенсорное средство может определять положение камеры 3, когда она находится в вышеописанной конфигурации, изображенной на фиг. 3; если заварочная камера правильно очищена от использованного кофе (или какого-либо иного ингредиента), камера 3 достигнет своей максимальной высоты Hmax, т.е. будет находиться в конце траектории L1. В этом случае, блок управления, после сравнения определенного датчиком положения камеры с запрограммированным положением камеры в виде требуемого значения Hmax, сделает вывод о том, что камера была правильно очищена, и выдаст команду на разрешение продолжения цикла.
Если в камере остается какое-то количество кофе, камера не сможет достигнуть положения Hmax, и датчик обнаружит "неправильное" положение камеры. В таком случае блок управления выдаст команду на повторение операции очистки камеры перед продолжением цикла.
Когда заварочная камера 3 перемещается вниз, поршень 7 перемещается вниз вместе с ней, т.к. это обусловлено трением между внутренней поверхностью стенки камеры и уплотнительным элементом 13. Однако первый поршень 7 перемещается вниз только до того момента, когда второй ограничитель 11, например, гайка, достигнет внешней поверхности верхнего основания 2b опорной рамы 2, и после этого контакта поршень 7 окажется заблокированным и не сможет продолжать свое движение вниз, как показано на фиг. 4Е, и, таким образом, поршень 7 выйдет из заварочной камеры 3.
Такое устройство первого (верхнего) поршня служит для обеспечения выпускного клапана для выходного средства, содержащего трубку разлива напитка, как будет показано ниже.
Согласно аспекту настоящего изобретения (см. фиг. 6, 7а и 7b), первый поршень 7 содержит выход для жидкости 14, а второй поршень 9 содержит входное отверстие для жидкости 15. В частности, указанный первый поршень 7 содержит разливной канал 14а, расположенный внутри штока 7b указанного поршня 7, и данный канал 14а содержит трубку разлива напитка 14b, в которой установлен клапан, служащий для выборочного соединения разливного канала 14а либо с трубкой разлива напитка 14b, либо для соединения разливного канала как с указанной трубкой разлива напитка 14b, так и с окружающей средой.
В варианте реализации, представленном на фиг. 6, первый поршень 7 содержит разливной канал 14а, размещенный внутри штока 7b указанного поршня 7, и указанный канал 14 содержит соединенные друг с другом трубку разлива напитка 14b и выпускной канал 14с; выпускной канал и часть трубки разлива напитка 14b размещены в штоке 7b первого поршня 7, и в частности, как показано на фиг. 6, указанный выпускной канал 14с и указанный канал разлива напитка 14а выполнены в направлении по продольной оси указанного штока 7b, трубка разлива напитка 14b имеет криволинейную часть и отходит вбок от штока 7b поршня 7, чтобы ее можно было соединить с конечной частью сливной трубки, например, пластиковой или силиконовой трубкой, которая не показана на приведенных чертежах.
Согласно приводимому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения, выпускной канал 14с имеет закрытый конец 16 (например, закрытый с помощью втулки) и по меньшей мере один поперечный канал 17, проходящий сквозь указанный выпускной канал 14 с и указанный шток 7b, соединяя указанный внутренний выпускной канал 14с с окружающей средой, т.е. с внешним воздухом вокруг штока. Как видно на фиг. 7, участок 18 штока 7b, на котором размещен указанный поперечный канал 17, расположен между первым ограничителем 10 и вторым ограничителем 11, и, как уже упоминалось выше, указанный участок 18 штока может входить внутрь верхнее основание 2b опорной рамы 2 и выходить из него.
В частности, когда поршень 7 смещается вверх, указанный участок 18 указанного штока становится на посадочное место 19, предусмотренное в верхнем основании 2b рамы 2, и наоборот, когда поршень 7 перемещается вниз, указанный участок 18 штока 7b сходит с указанного посадочного места 19.
Таким образом, когда участок 18 штока 7b, содержащий поперечный канал 17 выпускного канала 14с, становится на указанное посадочное место 19, выпускной канал 14с закрывается, как показано на фиг. 7В, и доступ окружающего воздуха в канал разлива напитка 14а и трубку разлива напитка 14b прекращается, и наоборот, когда указанный участок 18 штока 7b сходит с указанного посадочного места 19, выпускной канал 14с соединяется с окружающим воздухом, и, следовательно, канал разлива напитка 14а и трубка разлива напитка 14b также соединяются с окружающим воздухом. На указанном участке 18, выше и ниже поперечного канала 17, предусмотрены дополнительные уплотнительные элементы 20 типа уплотнительных колец, служащие для изоляции поперечного канала 17 при перемещении участка 18 штока 7b на посадочное место 19.
Иными словами, участок 18 штока 7b, на котором расположен поперечный канал 17 выпускного канала 14с, представляет собой клапан, расположенный в указанном выпускном канале 14с и служащий для выборочного соединения указанного разливного канала 14 либо с трубкой разлива напитка 14b, либо с указанной трубкой разлива напитка 14b и с окружающим воздухом.
Открытием и закрытием указанного клапана управляет заварочная камера 3, а также косвенно электромотор 6, который, вращая червячный винт 5, перемещает соответственно вниз и вверх заварочную камеру 3, и, следовательно, первый поршень 7, на расстояние L3. Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, отношение L2:L3 составляет по меньшей мере 6:1, предпочтительно по меньшей мере 10:1. Такое отношение позволяет получить простой клапан, управляемый электромотором 6, который перемещает заварочную камеру 3, и создать очень компактную конструкцию устройства. Как вариант, устройство может содержать клапан, управляемый электромотором.
Заварочное устройство 1 согласно настоящему изобретению содержит также загрузочную воронку 25 или аналогичное средство подачи для подачи ингредиента, а именно, молотого пищевого продукта, в частности, молотого кофе, в заварочную камеру 3 из емкости или размалывающего устройства (нее показаны), расположенного над загрузочной воронкой.
Загрузочная воронка 25 шарнирно установлена на устройстве 1 (см., например, фиг. 3) в установочном положении 27 над первым поршнем 7; в частности, загрузочная воронка 25 содержит рукав 25а, проходящий от указанного установочного положения 27 до указанной загрузочной воронки 25; рукав 25а шарнирно прикреплен в указанном установочном положении 27 к верхнему основанию 2b опорной рамы 2 с помощью штока 26. Как видно из фиг. 3, загрузочная воронка 25 может свободно поворачиваться относительно оси, перпендикулярной оси А-А, предпочтительно, относительно оси поворота загрузочной воронки, не пересекающей оси А-А.
Одно из преимуществ настоящего изобретения заключается в том, что загрузочная воронка 25 в своем нерабочем положении поворачивается к указанному первому поршню просто за счет силы тяжести, без использования пружин или какого-либо иного смещающего средства, как в устройствах известного уровня техники. Загрузочная воронка устанавливается асимметрично относительно штока вращения 26, таким образом, чтобы под действием своего собственного веса она могла повернуться и приблизиться к верхнему поршню 7; фактически, загрузочная воронка 25 расположена с одной стороны первого поршня 7, в то время как установочное положение 27 загрузочной воронки находится над указанным первым поршнем 7 и с другой стороны от него.
Как показано на фиг. 5, нижняя кромка 28 указанной загрузочной воронки 25 в нерабочем положении расположена на траектории, по которой проходит заварочная камера 3 или удаляющее средство 21 для удаления использованного кофейного осадка 32.
Благодаря такой конструкции, нижняя кромка 28 загрузочной воронки 25 и заварочная камера 3 или удаляющее средство 21, располагающееся над заварочной камерой, содержат скошенные поверхности 29 и 30, расположенные под углом друг к другу, таким образом, что при перемещении заварочной камеры 3 вверх скошенная поверхность 30 взаимодействует со скошенной поверхностью 29 нижней кромки загрузочной воронки 25, как показано на фиг. 11В. При перемещении заварочной камеры вверх загрузочная воронка 25 поворачивается и отодвигается в сторону от первого поршня 7, как показано на фиг. 11С, за счет взаимодействия вышеупомянутых скошенных поверхностей; и наоборот, при перемещении заварочной камеры 3 вниз загрузочная воронка 25 поворачивается и приближается к первому поршню 7, до тех пор, пока скошенные поверхности 29 и 30 не выйдут из зацепления друг с другом, и не будет достигнуто нерабочее положение, как показано на фиг. 11А.
Таким образом, угол наклона загрузочной воронки 25 регулируется в зависимости от положения заварочной камеры 3 по оси А-А, что дает возможность загрузить требуемое количество молотого кофе в заварочную камеру 3 с заданным распределением. Более подробное описание данного отличительного признака и соответствующего способа регулирования угла загрузочной воронки можно найти в одновременно рассматриваемой заявке того же самого заявителя, зарегистрированной одновременно с настоящей заявкой, под названием "Способ и устройство для приготовления и розлива кофе", содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Как упоминалось ранее, согласно аспекту настоящего изобретения, червячный винт 5 является единственным элементом указанного устройства 1, непосредственно приводимым электромотором 6; как было указано выше, электромотор 6, предпочтительно, представляет собой шаговый электродвигатель, служащий для обеспечения точных перемещений заварочной камеры 3 на малые расстояния вдоль оси А-А и, следовательно, для получения точных значений угла наклона загрузочной воронки 25.
Предпочтительные операции процесса приготовления напитка с помощью устройства 1 согласно настоящему изобретению демонстрируются с помощью фиг. 12 и 13. Как показано на фиг. 12, цикл приготовления напитка начинается при нахождении заварочной камеры 3 в положении Hmax: значение L2 здесь достигается в положении С путем остановки второго поршня 9 и управления перемещением вниз заварочной камеры 3 относительно неподвижного поршня 9. Цикл на фиг. 13 начинается, когда заварочная камера 3 находится в положении Hmin; значение L2 здесь достигается в положении С путем контроля перемещения вверх заварочной камеры 3 относительно первого поршня 7, который неподвижен. Потребитель выбирает желаемый напиток с помощью интерфейса разливочного автомата, который включает в себя заварочное устройство 1 согласно настоящему изобретению; согласно выбору потребителя, заданное количество порошка молотого кофе должно быть подано в заварочную камеру 3.
Сначала заварочная камера 3 находится в положении готовности, показанном, например, на фиг. 4а и 12В, при котором объем камеры 2 является максимальным, т.е. расстояние L2 является максимальным; при необходимости изменения расстояния L2 камера 3 смещается вниз за счет вращения червячного винта 5 электромотором 6, до тех пор, пока шток 9b не будет заблокирован основанием 2а рамы 2 устройства, и при дальнейшем перемещении камеры головка 8 поршня 9 будет смещаться к кромке 2b камеры, уменьшая, таким образом, объем заварочной камеры до требуемого, как показано в положении С на фиг. 12.
Отслеживая положение камеры 3, и зная требуемое значение L2, можно вычислить требуемое смещение головки 8 поршня от нижней кромки камеры 3, и, следовательно, остающийся объем камеры 3, т.е. объем, который необходимо заполнить порошком молотого кофе или другого ингредиента. В целом, чем меньше требуемое количество кофе, тем меньше требуемый объем заварочной камеры, и тем меньше расстояние L2. После достижения заданного значения L2, камера 3 начинает перемещаться к первому поршню 7, и количество молотого кофе, требуемое для приготовления выбранного потребителем напитка, подается в заварочную камеру с помощью загрузочной воронки 25; как уже упоминалось выше, до и/или во время этой загрузки наклон загрузочной воронки 25, предпочтительно, но не обязательно, регулируется, чтобы получить требуемое распределение порошка молотого кофе в заварочной камере.
Это достигается за счет вращения червячного винта 5 шаговым электродвигателем 6; скошенная поверхность 29 нижней кромки загрузочной воронки взаимодействует со скошенной поверхностью 30 заварочной камеры 3, заварочная камера смещается вверх или вниз, чтобы получить желаемый угол наклона указанной загрузочной воронки 25 и, следовательно, желаемое распределение порошка молотого кофе в заварочной камере, как в положении Е на фиг. 12 и 13.
После того, как требуемое количество молотого кофе загружено в заварочную камеру, указанный кофе сжимается за счет перемещения камеры 3 в сторону первого поршня 7; как ранее упоминалось, при входе поршня 7 в камеру он перемещается вместе с ней до тех пор, пока фланец 10 не будет остановлен верхним основанием 2b рамы 2, как в положении F на фиг. 12 и 13. В данной конфигурации выпускной канал 14с закрыт, поскольку участок 18 штока 7b, на котором расположен поперечный канал 17 выпускного канала 14с, находится на посадочном месте 18 верхнего основания 2b и загерметизирован на нем уплотнительным элементом 20.
Заварочная камера 3 перемещается вверх к первому поршню 7 до тех пор, пока не будет достигнута желаемая степень сжатия порошка молотого кофе; обнаружение требуемой степени сжатия производится любым известным способом, например, по нехватке мощности электромотора 6 или с помощью датчика давления, расположенного в штоке поршня.
После достижения желаемого давления в заварочную камеру с помощью насоса из входного отверстия 15 подается требуемое количество горячей воды с заданным расходом; как уже упоминалось, указанное входное отверстие для жидкости, предпочтительно, расположено во втором (нижнем) поршне 9, и, таким образом, горячая вода, поступающая в заварочную камеру 3, экстрагирует порошок молотого кофе, и заваренный напиток поднимается к разливному каналу 14а, расположенному в первом (верхнем) поршне 7.
До этого момента выпускной канал 14 с закрыт (см. фиг. 7), и, таким образом, напиток может выходить только по трубке разлива напитка 14b. После того, как требуемое количество воды подано в заварочную камеру 3, электромотор 6, вращающий червячный винт 5, смещает вниз заварочную камеру вместе с первым поршнем 7, до того момента, пока ограничитель 11 не коснется рамы. Поршень 7 сначала перемещается вместе с камерой 3 за счет трения между уплотнительным элементом 13 поршня 7 и внутренней поверхностью стенки 3а. В результате этого перемещения выпускной канал 14с открывается, и разливной канал 14а также открывается и соединяется с трубкой разлива напитка 14b (фиг. 7).
После завершения процесса заваривания заварочная камера 3 смещается вниз. Во время перемещения вниз выступающий элемент 21с удаляющего устройства 21 приводится в действие участком 23b направляющего средства 23, так что удаляющее устройство приводится в действие даже при отсутствии использованного кофейного осадка на поршне 9, поскольку L2 больше 0, и использованный кофейный осадок находится внутри камеры 3.
Движение вниз продолжается; свободный конец 9а второго поршня 9 упирается в нижнее основание 2а опорной рамы 2 (см. положение G на фиг. 12 и 13), камера 3 продолжает перемещаться вниз, и головка 8 поршня 9 смещается вверх до тех пор, пока L2 не станет равным 0, т.е. пока нижняя кромка 3с камеры 3 не упрется в нижнее основание 2а рамы 2 (см. положение D на фиг. 12 и 13).
Как упоминалось выше, в данной конфигурации L2=0, и головка 8 расположена заподлицо с верхней кромкой 3b заварочной камеры 3, а использованный кофейный осадок 32 находится над ней, вне указанной камеры 3 (см. также фиг. 5, где осадок 32 не показан).
В этот момент заварочная камера 3 перемещается вверх, а головка 8 сохраняет свое положение заподлицо с верхней кромкой 3b камеры 3 за счет силы трения между уплотнительным элементом 12, фрикционным средством 12а и внутренней поверхностью стенки 3а. Когда выступающий элемент 21с удаляющего устройства 21 входит в контакт с профилированным участком 23b направляющего средства, как было описано выше, L2 все еще равно 0, так что рабочий элемент 21а поворачивается и удаляет использованный кофейный осадок 32 (см. положение I на фиг. 12 и 13, и положение Е на фиг. 4) в приемную емкость с отверстием, расположенным рядом с заварочной камерой, когда выступающий элемент взаимодействует с профилированным участком направляющего средства.
Камера 3, теперь пустая, перемещается в свое максимально высокое положение Hmax (положение С на фиг. 4 и фиг. 13, положение А на фиг. 12), чтобы удостовериться в том, что весь кофейный осадок удален из камеры; если камера правильно очищена, из этого положения она перемещается обратно в положение готовности, показанное на фиг. 1, 2 и 4А, и будет находиться в нем до тех пор, пока потребитель не выберет новый напиток, после чего цикл повторится.
Подводя итог, можно сказать, что вращение червячного винта 5 шаговым электродвигателем 6 обеспечивает установку заварочной камеры 3 в заданное положение по оси А-А, и указанное положение позволяет:
- управлять объемом заварочной камеры 3 с помощью первого и/или второго поршня 7, 9;
- управлять наклоном загрузочной воронки 25 с помощью скошенных поверхностей 29, 30;
- регулировать степень сжатия порошка молотого кофе в заварочной камере 3 с помощью второго поршня 9;
- управлять открытием и закрытием клапана в выпускном канале 14с;
- управлять удаляющим устройством 21 с помощью второго поршня 9 и выступающего элемента 21с, перемещающегося вдоль направляющего средства 23.
Как уже упоминалось выше, наличие свободного поршня 9, без каких-либо смещающих или удерживающих средств для его штока 9b, позволяет получить заварочную камеру, которую, начиная с положения А на фиг. 4, в котором L2=0, а подвижная нижняя стенка 8 расположена заподлицо с верхней кромкой 3b заварочной камеры 3, можно перемещать как угодно близко к первому поршню 7, сохраняя положение указанной подвижной нижней стенки 8 заподлицо с верхней кромкой камеры 3, чтобы обеспечивать выступание использованного кофейного осадка из камеры 3.
Это важный аспект настоящего изобретения, касающийся удаления использованного кофейного осадка 32. Фактически, в процессе удаления использованного кофейного осадка 32 предлагаемая заварочная камера перемещается на большую высоту, чем в известных заварочных устройствах, и это позволяет расположить отверстие приемной емкости как угодно высоко; таким образом, это обеспечивает возможность установки емкости большего размера, и, следовательно минимизировать частоту ее очистки потребителем, сохраняя при этом компактные размеры заварочного устройства.