УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ И ФИЛЬТРУЮЩИЙ КАРТРИДЖ ДЛЯ НЕГО
DEVICE FOR MAKING BEVERAGE AND FILTER CARTRIDGE FOR IT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к фильтрующему картриджу для устройства приготовления напитков, а также к устройству для приготовления напитков с фильтрующим картриджем. Устройство приготовления напитков может быть, например, кофемашиной.
Водяной фильтрующий картридж вставляется в бак с водой устройства для приготовления напитков для обработки сырой воды, находящейся в баке с водой. Внутри водяного фильтрующего картриджа находится гранулированный фильтрующий материал для смягчения воды, проходящей через фильтрующий картридж. Кроме этого, он также может задерживать мелкие частицы. Для подачи воды в фильтрующий картридж устройство приготовления напитков может содержать всасывающий насос.
Уровень техники, предшествующий изобретению
В документе из предшествующего уровня техники DE 10 2004049876 A1 описывается фильтрующий картридж, содержащий средства фильтрации, камеру для восходящего потока, а также камеру для нисходящего потока, которые сообщаются друг с другом в верхней области. Кроме этого фильтрующий картридж содержит впускное отверстие и впускную область, расположенные по ходу перед впускным отверстием и выпускным отверстием, которые оба расположены в нижней области. Выпускное отверстие связано с впускной областью через байпас, расположенный в нижней части камеры для восходящего потока и/или камеры для нисходящего потока, либо снизу камеры для восходящего потока и/или камеры для нисходящего потока. Недостаток данного решения заключается в том, что необработанная вода, которая может быть загрязнена, проходит через байпас к выпускному отверстию. Это значит, что оно не гарантирует, что из выпускного отверстия бака с водой будет выходить только обработанная (например, очищенная от хлора) вода. Другой недостаток заключается в том, что пользователю трудно регулировать запорную арматуру байпаса, поскольку в баке с водой установлен фильтрующий картридж.
Краткое изложение сущности изобретения
Цель изобретения заключается в том, чтобы предложить фильтрующий картридж для устройства приготовления напитков, а также устройство приготовления напитков с фильтрующим картриджем, позволяющим поддерживать качество воды на постоянном уровне в течение длительного времени.
Предпочтительно жесткость воды снижается, а уровень рН остается неизменным. Дополнительное преимущество заключается в том, что улучшение качества воды становится предсказуемым, а также то, что качество воды становится почти постоянным на протяжении длительного периода времени. Кроме этого, гарантируется, что из бака с водой в устройство приготовления напитков будет попадать только отфильтрованная, а, следовательно, очищенная, например, от хлора вода.
По одному из аспектов изобретения данная цель достигается посредством фильтрующего картриджа для устройства приготовления напитков, обладающего признаками по независимому п.1 формулы изобретения.
Фильтрующий картридж для устройства приготовления напитков по изобретению содержит корпус с впускным и выпускным отверстиями, а также фильтрующий материал, находящийся внутри корпуса. Кроме этого, в нем имеется верхнее выпускное окно для отфильтрованной воды и нижнее выпускное окно для отфильтрованной воды, которые соединены с выпускным отверстием.
Предпочтительное дальнейшие раскрытие изобретения представлено в зависимых пунктах формулы изобретения.
По одному из вариантов осуществления фильтрующего картриджа верхнее выпускное окно и нижнее выпускное окно соединены с выпускным отверстием через канал.
По другому варианту осуществления фильтрующего картриджа верхнее выпускное окно расположено у верхнего конца канала, а нижнее выпускное окно расположено в канале между верхним выпускным окном и выпускным отверстием.
Предпочтительно в фильтрующем картридже по изобретению верхнее выпускное окно соединено с выпускным отверстием через первый канал, а нижнее выпускное окно соединено с выпускным отверстием через второй канал.
Предпочтительно в фильтрующем картридже по изобретению в верхнем выпускном окне имеется сетчатый фильтр. Это позволяет исключить попадание фильтрующего материала в канал, а из него в выпускное отверстие картриджа.
В дополнительной модификации фильтрующего картриджа по изобретению в нижнем выпускном окне также имеется дополнительный сетчатый фильтр. Как отмечалось выше, это позволяет исключить попадание фильтрующего материала в канал, а из него в выпускное отверстие картриджа.
Кроме этого, в фильтрующем картридже по изобретению верхнее выпускное окно расположено внутри корпуса, в верхней части.
Помимо этого, нижнее выпускное окно может быть расположено внутри корпуса, в средней части.
Кроме этого, в нижней части корпуса фильтрующего картриджа по изобретению может иметься дополнительное впускное отверстие.
Фильтрующий картридж по изобретению может также содержать соединительный разъем с уплотнением.
В устройстве приготовления напитков с баком с водой и фильтрующим картриджем по изобретению бак с водой может содержать разъем, образующий выпускное отверстие для воды. Разъем в баке выполнен с возможностью его соединения с соединительным разъемом фильтрующего картриджа.
Наконец в устройстве приготовления напитков по изобретению разъем в баке может находиться на дне бака с водой.
Краткое описание чертежей
Изобретение и варианты его осуществления станут более понятны со ссылкой на следующее подробное описание предпочтительных, но не ограничивающих вариантов осуществления настоящего изобретения совместно с прилагаемыми чертежами.
На фигурах показаны:
На фиг.1 первый вариант осуществления фильтрующего картриджа в сечении,
На фиг.2 первый вариант осуществления фильтрующего картриджа, установленного в разъеме бака с водой, в сечении,
На фиг.3 второй вариант осуществления фильтрующего картриджа в сечении,
На фиг.4 третий вариант осуществления фильтрующего картриджа в сечении,
На фиг.5 фильтрующий картридж в трехмерном изображении,
На фиг.6 фильтрующий картридж при виде сбоку,
На фиг.7 впускная и выпускная части фильтрующего картриджа в трехмерном изображении,
На фиг.8 впускная и выпускная части фильтрующего картриджа с уплотнением в трехмерном изображении,
На фиг.9 впускная и выпускная части фильтрующего картриджа с уплотнением в сечении, и
На фиг.10 фильтрующий картридж, установленный в баке с водой, в трехмерном изображении.
Подробное описание чертежей
На фиг.1 в сечении показан первый вариант осуществления фильтрующего картриджа 1 для фильтрования воды. Фильтрующий картридж 1 или сокращенно, картридж, содержит корпус 2, частично заполненный фильтрующи м материалом 4, который далее также будет именоваться полимером. В нижней части корпуса 2 имеется несколько прорезей, образующих первое впускное отверстие 2.21 для воды, далее сокращенно именуемое впускным отверстием. Кроме этого, в нижней части корпуса 2 имеется соединительный разъем 2.31, образующий выпускное отверстие 2.32 для воды, далее сокращенно именуемое выпускным отверстием. Помимо этого, в корпусе 2 имеется несколько прорезей расположенных концентрически вокруг соединительного разъема 2.31 и выпускного отверстия 2.32 и образующих второе впускное отверстие 2.22.
Внутри фильтрующего картриджа 1 находится трубка 5, продольная ось которой, в основном, проходит вертикально. У верхнего конца трубки 5, которая также называется каналом или спускающейся трубкой, имеется горизонтальный участок 5.2, оканчивающийся верхним выпускным окном 6. Верхнее выпускное окно 6 содержит рамку 6.1 с сетчатым фильтром 6.2. Сетчатый фильтр 6.2 может быть мембраной, тканью, металлической сеткой и т.п. Рамка 6.1 предназначена для придания устойчивости сетчатому фильтру 6.2. Верхнее выпускное окно 6 может быть отдельным элементом, который может быть, например, приклеен, приварен или привинчен к верхнему концу участка 5.2 трубки 5. В средней части вертикального участка 5.1 трубки 5, который по данному варианту осуществления также является средней частью фильтрующего картриджа 1, имеется дополнительное выпускное окно 7, далее именуемое нижним выпускным окном 7. Нижнее выпускное окно 7 может быть выполнено таким же образом, как и верхнее выпускное окно 6. То есть, у него имеется рамка 7.1, в которой находится сетчатый фильтр 7.2, причем сетчатый фильтр может быть мембраной, тканью, металлической сеткой и т.п. Нижнее выпускное окно 7 может быть отдельным элементом и может быть закреплено на конце горизонтального участка 5.3 трубки 5, образуя отверстие в трубке 5.
На верхней стороне фильтрующего картриджа 1 находится крышка 3, которая прикреплена к верхнему торцу боковой стенки 2.1 корпуса 2.
На боковой поверхности соединительного разъема 2.31 имеется радиальное уплотнение 9. Для соединения фильтрующего картриджа 1 с баком 20 с водой соединительный разъем 2.31 вставляется в разъем 21.1 бака 20 с водой.
На фиг.2 показано как по первому варианту осуществления фильтрующий картридж устанавливается на дне бака 20. Помимо этого, на фиг.2 также показан поток воды. Разумеется, бак 20 с водой устройства приготовления напитков заполнен сырой водой. Для обработки сырой воды, она всасывается через впускные окна 2.21 и 2.22 в фильтрующий картридж 1. Направление потока указано стрелками 30. Сырая вода поднимается вверх через фильтрующий материал 4 и таким образом фильтруется. Первая часть отфильтрованной воды проходит через выпускное окно 7 в трубку 5, а из нее в выпускное отверстие 2.32. Остальная часть воды продолжает подниматься вверх, проходит через выпускное окно 6 в трубку 5, а из нее в выпускное отверстие 2.32. Таким образом, первая часть отфильтрованной воды подвергается меньшей очистке, чем другая (остальная) часть воды. Поэтому вода с высокой степенью очистки, т.е. вода, выходящая из верхнего выпускного окна 6, смешивается с менее очищенной водой, т.е. водой, выходящей из нижнего выпускного окна 7.
По предпочтительному варианту осуществления нижнее выпускное окно 7 расположено на высоте примерно от 4/5 до 1/8 высоты фильтрующего картриджа 1.
По предпочтительному варианту осуществления соотношение объема воды с высокой степенью очистки к объему воды с низкой степенью очистки составляет от 1:1 до 4:1, предпочтительно 3:1.
Предпочтительно, по изобретению уровень рН воды может оставаться неизменным, продлевая срок службы фильтрующего картриджа.
Выпускное отверстие 7, которое совместно с горизонтальным участком 5.3 образует ответвление, может блокироваться через определенный период использования фильтрующего картриджа так, чтобы вода могла проходить лишь через верхнее выпускное окно 6 в спускающуюся трубку 5. Таким образом, ответвление позволяет повысить эффективность фильтрующего картриджа 1 вначале, пока фильтрующий материал еще свежий и невыработанный. Это также позволяет выровнять характеристики фильтрующего картриджа 1. Блокирование нижнего выпускного окна 7 может быть осуществлено различными путями, например, с помощью фильтрующей мембраны 7.2, которая засоряется через определенное время.
Принцип засорения заключается в том, что у выпускного окна 7 фильтра или у сетчатого фильтра 7.2 у имеется ограниченное отверстие, которое все более и более сужается и, в конечном счете, со временем полностью засоряется накипью или другими имеющимися твердыми отложениями. Засорение сетчатого фильтра 7.2 приводит к тому, что большее количество воды проходит через верхнее выпускное окно 6. Таким образом, соотношение между водой, проходящей через выпускное окно 7, и водой, проходящей через выпускное окно 6, изменяется в течение срока эксплуатации фильтрующего картриджа 1. Это в свою очередь способствует поддержанию лучшего баланса фильтрующих характеристик в течение срока эксплуатации фильтрующего картриджа 1.
2
Были проведены испытания кофемашины, оснащенной фильтрующим картриджем 1 по одному из вариантов осуществления изобретения, причем поверхность сетчатого фильтра 7.2 фильтрующего картриджа 1 была в пределах от 20 до 65 мм. В целом размер площади сетчатого фильтра 7.2 зависит от расхода потока и типа устройства для приготовления напитков, в котором предполагается использовать фильтрующий картридж.
Размер поверхности верхнего выпускного окна 6.2 можно использовать для изменения сопротивления потоку всего фильтрующего картриджа 1. Обычно поверхность верхнего выпускного окна 6.2 делается достаточно большой для того, чтобы сопротивление потоку было минимальным.
На фиг.3 в сечении показан второй вариант осуществления фильтрующего картриджа 1. В отличие от первого варианта осуществления фильтрующего картриджа 1, во втором варианте осуществления у трубки 5 отсутствует второй горизонтальный участок 5.3. Вместо него используется выпускное окно 8, расположенное на вертикальном участке 5.1 трубки 5. Выпускное окно 8, далее именуемое нижним выпускным окном 8, может быть, например, мембраной, металлической сеткой или т.п.
Нижнее выпускное окно 8 может блокироваться через определенный период использования фильтрующего картриджа 1 так, чтобы вода могла проходить лишь через верхнее выпускное окно 6 в спускающуюся трубку 5. Таким образом, нижнее выпускное окно 8 позволяет повысить эффективность фильтрующего картриджа 1 вначале, пока фильтрующий материал еще свежий и невыработанный. Это также позволяет выровнять характеристики фильтрующего картриджа 1. Блокирование нижнего выпускного окна 8 может быть осуществлено, например, с помощью фильтрующей мембраны 8.2, которая забивается через определенное время.
На фиг.4 в сечении показан третий вариант осуществления фильтрующего картриджа 1. В отличие от первого и второго вариантов осуществления фильтрующего картриджа 1, в нем используются две вертикальные регулируемые трубки 5 и 10. Трубка 5 - более длинная, а на ее верхнем конце имеется выпускное окно 6, тогда как трубка 10 - более короткая, а на ее верхнем конце имеется выпускное окно 11. Оба выпускных окна 6 и 11 могут быть образованы аналогично тому, как это было описано ранее. Это означает, что выпускное окно 11 содержит рамку 11.1 с установленным в ней сетчатым фильтром 11.2.
Выпускное окно 11, которое совместно с более короткой трубкой 10 образует ответвление, может блокироваться через определенный период использования фильтрующего картриджа 1 так, чтобы с этого момента вода могла проходить в трубку 5 лишь через верхнее выпускное окно 6. Как уже отмечалось выше, ответвление позволяет повысить эффективность фильтрующего картриджа 1 вначале, пока фильтрующий материал еще свежий и невыработанный. Это также позволяет выровнять характеристики фильтрующего картриджа 1. Блокирование нижнего выпускного окна 11 может быть осуществлено, например, с помощью фильтрующей мембраны 11.2, которая забивается через определенное время.
На фиг.5 фильтрующий картридж 1 показан в трехмерном изображении. Сверху крышки 3 находится вращающийся диск 13, предназначенный для информирования пользователя о необходимости замены фильтрующего картриджа 1.
На фиг.6 фильтрующий картридж показан при виде сбоку.
На фиг.7 в трехмерном изображении показана впускная область для воды и выпускная область для воды фильтрующего картриджа 1 без уплотнения на соединительном разъеме 2.31.
На фиг.8 в трехмерном изображении показана впускная область для воды и выпускная область для воды фильтрующего картриджа 1 с установленным на соединительном разъеме 2.31 уплотнением по дополнительному варианту осуществления. Уплотнение 12 содержит несколько впускных окон 12.1, расположенных по окружности соединительного разъема 2.31. Кроме этого, уплотнение 12 содержит две радиальные уплотнительные кромки 12.2 и осевую уплотнительную кромку 12.3. Кромки 12.3 могут использоваться для создания растягивающего усилия между соединительным разъемом 2.31 картриджа 1 и разъемом 21.1 бака, таким образом, чтобы картридж 1 прочно крепился в баке 20. Размеры, и, в частности, размер уплотнения 12 водяного фильтрующего картриджа 1 соответствуют размерам разъема 21.1 бака 20 для воды.
На фиг.9 в сечении показаны впускная и выпускная области для воды фильтрующего картриджа 1 с уплотнением. Как можно заметить, нижние концы трубок 5 и 10 заходят в соединительный разъем 2.31.
На фиг.10 в трехмерном изображении показан пример бака 20 для воды с фильтрующим картриджем 1.
В выпускном отверстии 21.2 бака, со стороны дна бака, может быть установлен плунжер (не показан), который удерживается в закрытом положении пружиной, когда бак 20 с водой снимается с устройства приготовления напитков. У верхнего торца плунжера имеется уплотнение. После установки бака 20 с водой в устройство приготовления напитков, плунжер выталкивается вверх и выпускное отверстие 21.2 открывается.
По дополнительному варианту осуществления, которое на фигурах не показано, в трубке 5 имеется несколько выпускных окон. Подобные выпускные окна расположены в трубке 5 один над другим и могут быть простыми отверстиями. Их диаметр или ширина отверстия (если трубка не круглая) могут быть скорректированы с учетом количеством воды, проходящей в трубку 5 через соответствующее отверстие.
Вода может подаваться в фильтрующий картридж посредством всасывающего насоса, который является частью устройства приготовления напитков, но на фигурах не показан.
Термины «верхнее выпускное окно 6» и «нижнее выпускное окно 7» подразумевают, что выпускное окно 6 несет нагрузку в пространственном отношении на выпускное окно 7, однако, это не значит, что выпускное окно 6 расположено в пространственном отношении над выпускным окном 7, хотя на фигурах изображен как раз именно этот вариант. На фигурах показаны лишь некоторые варианты осуществления изобретения. На самом деле, если фильтрующий картридж 1 сконструирован, например, скорее плоским, чем высоким, подобное пространственное отношение между верхним и нижним выпускными окнами будет означать, что верхнее выпускное окно 6 расположено по направлению потока воды впереди нижнего выпускного окна 7. Термины "нижний" и "верхний" указывают на то, что два выпускных отверстия 6 и 7 расположены на расстоянии друг от друга, независимо от их пространственной ориентации или ориентации фильтрующего картриджа 1 в баке с водой.
После того как предпочтительные варианты осуществления нового устройства приготовления напитков с баком с водой и фильтрующим картриджем были показаны и описаны, необходимо отметить, что устройство, бак с водой и фильтрующий картридж допускают вариации и модификации, не отходя от сущности изобретения и объема прилагаемой формулы изобретения. В частности, признаки различных вариантов осуществления взаимозаменяемы и могут сочетаться.
Ссылочные позиции
1
фильтрующий картридж
2
корпус
2.1
боковая стенка
2.21
впускное отверстие
2.22
впускное отверстие
2.31
соединительный разъем
2.32
выпускное отверстие
3
крышка
4
фильтрующий материал
5
трубка или канал
5.1
вертикальный участок
5.2
горизонтальный участок
5.3
горизонтальный участок
6
верхнее выпускное окно
6.1
рамка
6.2
сетчатый фильтр
7
нижнее выпускное окно
7.1
рамка
7.2
сетчатый фильтр
8
нижнее выпускное окно
8.2
сетчатый фильтр
9
уплотнение
10
трубка
11
нижнее выпускное окно
11.1
рамка
11.2
сетчатый фильтр
12
уплотнение
12.1
впускное отверстие
12.2
радиальный уплотнительный выступ
12.3
осевой уплотнительный выступ
13
диск
20
бак
21.1
разъем выпускного отверстия бака
21.2
выпускное отверстие бака
30
направление потока.