УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОФЕ, ЧАЯ И ТОМУ ПОДОБНОГО
DEVICE TO MAKE COFFEE, TEA, ETC

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для приготовления кофе, чая и тому подобного, содержащему корпус, водный резервуар и фильтрующее устройство.
Предпосылки создания изобретения
Устройство для приготовления кофе, чая и тому подобного известно из патента США № 4055114. Для получения хорошего результата является существенным соотношение между количествами воды и вещества, подлежащего фильтрации. В патенте США № 4055114 раскрыты средства, которые направлены на способ приготовления кофе и тому подобного, в которых точное количество вещества, подлежащего фильтрации, можно определять для любого количества воды. Для этого одно из средств патента США № 4055114 включает в себя корпус, водный резервуар, фиксированный относительно корпуса, подвижный элемент в виде поплавка, чувствительный к уровню воды в водном резервуаре, рычаг и фильтрующее средство. Концевая часть рычага с возможностью поворота соединена с корпусом в первом шарнире. Фильтрующее средство с возможностью поворота подвешено на рычаге во втором шарнире с помощью опорных кулачков. Поплавок соединен с рычагом посредством стержня. Стержень с возможностью поворота соединен с рычагом в третьем шарнире. Рычаг, поплавок и фильтрующее средство образуют рычажный механизм, имеющий отношение плеч рычага, определяемое отношением расстояния между первым и вторым шарнирами и расстояния между первым и третьим шарнирами. Конец рычага вблизи третьего шарнира содержит стрелку для индикации положения рычага относительно корпуса. Кроме того, соответствующая указательная метка предусмотрена на корпусе. Положение второго шарнира относительно первого и третьего шарниров является регулируемым. По этой причине отношение плеч рычага рычажного механизма является регулируемым.
В зависимости от желаемого количества напитка водный резервуар наполняют до метки уровня. Уровень можно видеть, например, на вертикальной шкале на стенке резервуара. В соответствии с патентом США № 4055114 поплавок поднимается водой в резервуаре до положения, при котором стрелка находится выше указательной метки. Например, насыпая молотый кофе в держатель фильтра, рычаг можно возвращать до тех пор, пока стрелка не будет находиться на точке отсчета указательной метки. Рычажный механизм пропорционирован так, что при этом положении рычага и стрелки получается постоянное соотношение между количеством воды в водном резервуаре и количеством молотого кофе в держателе фильтра при любом уровне воды между минимальным и максимальным уровнями в резервуаре. Изменение или регулирование вручную отношения плеч рычага механизма позволяет приготовлять более слабый или более крепкий напиток. Упоминается альтернативный способ работы, а именно использование стрелки в качестве индикаторного средства крепости напитка.
Однако для ручного регулирования отношения плеч рычага требуется дополнительная операция сверх дозирования в процессе приготовления кофе или тому подобного. Положения, где ручное регулирование может быть получено с помощью средства для регулирования отношения плеч рычага, ограничены окрестностью рычага. Эти возможные положения необязательно находятся близко к стрелке и указательной метке. По этой причине стрелку и указательную метку, с одной стороны, и ручное регулирование отношения плеч рычага, с другой стороны, нельзя охватить одним взглядом.
Сущность изобретения
Задача изобретения заключается в создании устройства для приготовления кофе, чая и тому подобного, показанного во вступительном абзаце описания типа, который обеспечивает повышенную легкость операции дозирования в процессе приготовления кофе, чая и тому подобного.
Согласно изобретению эта задача решается устройством для приготовления кофе, чая и тому подобного, содержащим корпус для водного резервуара, фильтрующего средства, включающего в себя держатель фильтра, и рычага, поддерживаемого корпусом и поддерживающего держатель фильтра, и системы управления силой для получения и индикации заданного количественного соотношения между количеством воды в водном резервуаре и количеством вещества, подлежащего фильтрации, в держателе фильтра и для приложения силы к рычагу, при этом система управления силой содержит средство автоматического регулирования для регулирования заданного количественного соотношения между количеством воды в водном резервуаре и количеством вещества в держателе фильтра.
Путем снабжения системы управления силой средством автоматического регулирования, предназначенным для регулирования заданного количественного соотношения между количеством воды в водном резервуаре и количеством вещества в держателе фильтра, ручное регулирование отношения плеч рычага для изменения заданной крепости напитка может быть исключено. Если количество воды возрастает, соответствующее количество вещества, подлежащего фильтрации, должно изменяться по существу пропорционально возрастающему количеству воды для получения напитка единообразной крепости. Чтобы получать более крепкий напиток, количество вещества, подлежащего фильтрации, должно изменяться более чем пропорционально в зависимости от возрастающего количества воды. Путем регулирования заданного количественного соотношения между количеством воды в водном резервуаре и количеством вещества в держателе фильтра можно получать напиток заданной крепости, независимо от количества напитка. Для получения произвольного количества напитка с воспроизводимой заданной крепостью предпочтительно регулировать соотношение между количеством воды в водном резервуаре и количеством вещества в держателе фильтра. Автоматизация регулирования указанного соотношения обеспечивает повышенную легкость эксплуатации в процессе приготовления кофе, чая и тому подобного.
При использовании средства автоматического регулирования средство для ручного регулирования рычажного механизма может быть исключено. Это придаст дополнительное преимущество рычажному механизму, который будет содержать меньше компонентов и который может быть сконструирован с большей степенью свободы позиционирования дополнительных рычажных компонентов. Кроме того, такой механизм является относительно простым для изготовления.
Дополнительное преимущество относится к воспринимаемому качеству напитка. Для пояснения этого преимущества проанализируем принцип действия средства из патента США № 4055114. В зависимости от заданного количества напитка, водный резервуар средства из патента США № 4055114 заполняют до метки уровня, и эту метку уровня можно видеть на видимой шкале на стенке резервуара. Выталкивающая сила, являющаяся следствием погружения поплавка в воду, прикладывается из воды к поплавку. Выталкивающая сила передается к рычагу посредством третьего шарнира и стремится повернуть рычаг вокруг первого шарнира в первом направлении поворота. При дозировании количества вещества, подлежащего фильтрации, в фильтрующее средство, рычаг нагружается на втором шарнире массой вещества, подлежащего фильтрации, при этом указанная масса передается посредством фильтрующего средства. Масса вещества, подлежащего фильтрации, стремится повернуть рычаг во втором направлении поворота. Второе направление поворота является противоположным первому направлению поворота, вызванному выталкивающей силой. Положение стрелки относительно указательной отметки точно определяет поворот рычага, являющийся следствием выталкивающей силы, с одной стороны, и массы вещества, подлежащего фильтрации, с другой стороны. В патенте США № 4055114 указано, что можно использовать стрелку в качестве индикаторного средства крепости напитка. Рычажный механизм пропорционирован так, что в уравновешенном исходном положении рычага получается постоянное соотношение между количеством воды в водном резервуаре и, например, количеством молотого кофе в держателе фильтра при любом уровне воды между минимальным и максимальным уровнями в резервуаре. В таком случае стрелка находится в точке отсчета указательной метки. Постоянное соотношение этих количеств, которое, как подтверждено практикой, является удовлетворительным, составляет, например, шесть граммов кофе на сто миллилитров воды.
Когда является желательным несколько более слабый или несколько более сильный напиток, можно использовать положение стрелки для индикации регулирования силы по указательной метке. При добавлении некоторого количества дополнительного вещества, подлежащего фильтрации, рычаг и стрелка не останутся в уравновешенном исходном положении, а будут поворачиваться мимо точки отсчета на указательной шкале во втором направлении поворота. Стрелка установится в другое положение по одну сторону точки отсчета в соответствии со вторым направлением поворота и при этом будет обозначать более крепкий напиток. При удалении некоторого количества дополнительного вещества, подлежащего фильтрации, механизм реверсируется, и стрелка будет по другую сторону точки отсчета. Однако это новое положение относительно точки отсчета указательной метки не должно интерпретироваться как показатель крепости напитка по шкале индикации силы. Если указательную метку использовать в качестве шкалы индикации силы, то понятно, что единичное расстояние по указательной шкале будет характеризовать повышение крепости напитка, которая зависит от количества воды в водном резервуаре и от регулирования отношения плеч рычага. По этой причине потребитель должен опытным путем осуществлять интерпретацию положения стрелки относительно точки отсчета указательной метки, чтобы получать напиток с предсказуемой и заданной крепостью и отличающейся от исходной крепости. Для осознанного понимания этого различия предположим, что рычаг уравновешен, и стрелка находится в точке отсчета. Поплавок погружен в объем воды на глубину погружения, соответствующую исходному повороту рычага и количеству воды в резервуаре. В случае, если дополнительное количество вещества, подлежащего фильтрации, добавляют в фильтрующую систему, дополнительный крутящий момент оказывает воздействие на рычаг при фильтрации. Рычаг поворачивается, и поплавок глубже погружается в воду. Этот процесс протекает до тех пор, пока дополнительный крутящий момент, действующий на рычаг, вызванный массой дополнительного вещества, не будет в равновесии с повышенным крутящим моментом, действующим на рычаг, вызванным повышенной выталкивающей силой, прикладываемой водой к поплавку. Повышение выталкивающей силы зависит от количества вещества, подлежащего фильтрации, и не зависит от количества воды в водном резервуаре. По этой причине дополнительный поворот рычага и стрелки относительно точки отсчета определяется массой вещества, подлежащего фильтрации, которое было дополнительно добавлено к исходному количеству, а не количеством воды. По этой причине дополнительно добавленное вещество может быть использовано для повышения крепости небольшого или большого количества напитка при одном и том же положении стрелки относительно указательной отметки. Придав средство автоматического регулирования системе управления силой, систему индикации количества добавляемого вещества можно выполнить с возможностью получения изменения силы от заварки в соответствии с количеством воды в водном резервуаре, не зависящей от количества воды в водном резервуаре. В случае устройства согласно изобретению положение индикатора относительно указательной шкалы можно использовать в качестве маркированной шкалы силы, возможно, содержащей деления в единицах силы. Такая единица силы характеризует воспринимаемое повышение силы, которое не зависит от количества воды в водном резервуаре, используемой для приготовления напитка.
Предпочтительное осуществление устройства согласно изобретению характеризуется тем, что средство автоматического регулирования содержит упругий элемент, имеющий первую часть, соединенную с участком рычага и ограниченную на второй части в положении ограничения, чувствительном к количеству воды в резервуаре. Первая часть упругого элемента соединена с рычагом, тогда как вторая часть ограничена в положении в связи с количеством воды в резервуаре. По этой причине упругая деформация упругого элемента зависит от количества воды в резервуаре и поворота рычага. В деформированном состоянии упругий элемент способен прикладывать силу к окружающим элементам, зависящую от степени деформации. По этой причине упругий элемент оказывает влияние на равновесие рычага, зависящее от количества воды в резервуаре.
Предпочтительное осуществление устройства согласно изобретению характеризуется тем, что упругий элемент представляет собой пластинчатую пружину, имеющую нагружаемый участок регулируемой длины, при этом указанная длина может регулироваться с помощью регулировочного участка средства управления длиной, включенного в средство автоматического регулирования. Пластинчатой пружине можно относительно легко придать нужные размеры и получить простое и надежное средство упругости. Пластинчатая пружина имеет форму, которая подходит для взаимодействия с регулируемым ограничительным элементом. По этой причине податливость нагружаемого участка пластинчатой пружины можно регулировать относительно легко.
Предпочтительное осуществление устройства согласно изобретению характеризуется тем, что средство автоматического регулирования содержит поплавок, имеющий положение, чувствительное к количеству воды в резервуаре, для взаимодействия с направляемым участком средства управления длиной, при этом направляемый участок связан с регулировочным участком регулятора длины. При приготовлении кофе, чая и тому подобного вода подается в устройство. Поплавок во взаимодействии с водой в водном резервуаре представляет собой надежное средство для обнаружения уровня воды. Положение уровня воды и поплавка может быть передано к направляемому участку средства управления длиной. По этой причине относительно немного, однако надежных, компонентов необходимо для образования средства регулирования. Определение уровня воды с помощью поплавка позволяет использовать материалы очень широкого класса, имеющие подходящие характеристики для проектирования и изготовления поплавка.
Предпочтительное осуществление устройства согласно изобретению характеризуется тем, что направляемый участок имеет первую направляющую поверхность, и поплавок имеет вторую направляющую поверхность, соответствующую и взаимодействующую с первой направляющей поверхностью, для скользящего сцепления поплавка с направляемым участком. Скользящий контакт представляет собой простое средство для передачи положения поплавка к средству управления длиной. Нет потребности в дополнительных компонентах в качестве средства сопряжения между плавучим элементом и средством управления длиной.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты устройства согласно изобретению будут пояснены и описаны для примера со ссылками на чертежи, на которых:
фиг.1 - схематический вид осуществления устройства согласно изобретению;
фиг.2 - схематический вид другого осуществления устройства согласно изобретению; и
фиг.3 - вид сверху осуществления из фиг.2.
Подробное описание осуществлений
На фиг.1 схематически показано осуществление устройства для приготовления кофе, чая и тому подобного согласно изобретению. Осуществление согласно фиг.1 содержит корпус 1 для водного резервуара 2, фильтрующего средства 3, включающего в себя рычаг 5, с возможностью поворота прикрепленный к корпусу 1 и поддерживающий держатель 4, содержащий дозу вещества 31, подлежащего фильтрации. В этом примере вещество 31 представляет собой молотый кофе. Система 20 управления силой, содержащая средство 22 автоматического регулирования, предусмотрена для приложения регулирующей силы, схематически показанной стрелкой 21, к рычагу 5. Сила 21 является чувствительной к уровню 23 воды 30 в водном резервуаре 2 и к положению 5а рычага 5 при повороте. Концевой участок рычага 5 с возможностью поворота соединен с корпусом 1 в первом шарнире 7. Держатель 4 фильтра с возможностью поворота подвешен на рычаге 5 во втором шарнире 8. Поплавок 6 шарнирно соединен с рычагом 5 в третьем шарнире 9. Поплавок 6 является чувствительным к уровню 23 воды 30 в водном резервуаре 2. Система 20 управления силой обнаруживает уровень 23 воды 30 в водном резервуаре 2 и положение 5а рычага 5 при повороте. Как будет пояснено ниже, система 20 управления силой определяет регулирующую силу 21, прикладываемую к рычагу 5, в соответствии с обнаруживаемым уровнем 23 воды и положением 5а рычага 5 при повороте. Регулирующая сила 21 вызывает крутящий момент на рычаге 5. В результате рычаг 5 начинает поворачиваться. Стрелка 10 прикреплена к рычагу 5. Стрелка 10 перемещается в соответствии с поворотом рычага 5. Шкала 11 индикации силы прикреплена к корпусу 1. Положение стрелки 10 относительно шкалы 11 индикации силы можно регулировать, подсыпая дополнительное вещество, подлежащее фильтрации, в держатель 4 фильтра. Отношение плеч рычага определяется отношением расстояния между первым шарниром 7 и вторым шарниром 8 и расстояния между первым шарниром 7 и третьим шарниром 9. Рычажный механизм и отношение плеч рычага пропорционированы так, что в положении, когда стрелка 10 находится против точки 12 отсчета на шкале 11 индикации силы, получается постоянное соотношение между количеством воды 30 в водном резервуаре 2 и количеством вещества 31, подлежащего фильтрации, в держателе 4 фильтра. Если стрелка 10 находится против точки 12 отсчета на шкале 11 индикации силы, то системой 20 управления силой к рычагу 5 прикладывается такая регулирующая сила 21, что регулирующая сила 21 имеет нулевую величину.
Если в держатель 4 фильтра добавить больше вещества для получения более крепкого напитка, рычаг 5 повернется в направлении против часовой стрелки. Положение 5а рычага 5 при повороте обнаруживается системой 20 управления силой. Как результат положения 5а рычага 5 при повороте против часовой стрелки поплавок дополнительно погружается в воду. Первоначальный уровень 23 воды и дополнительное повышение 24 уровня обнаруживаются системой 20 управления силой. В соответствии с поворотом рычага 5 и новым уровнем (23+24) воды, являющимся суммой первоначального уровня 23 и повышения 24 уровня, система 20 управления силой определяет упомянутую выше регулирующую силу 21, прикладываемую к рычагу 5. Регулирующая сила 21 будет возрастать в зависимости от нового повышения уровня воды, так что воспринимаемая сила от заварки остается независимой от количества воды в водном резервуаре 2. В результате поворот рычага 5 изменится, и стрелка 10 покажет новое значение на шкале 11 индикации силы для отображения силы, получаемой от заварки. Отношение плеч рычага фиксируется, и от пользователя требуется только действие, заключающееся в подсыпке вещества, подлежащего фильтрации, в держатель 4 фильтра до тех пор, пока стрелка 10 не будет в заданном положении на шкале 11 индикации силы. Сила, воспринимаемая от заварки, сохраняется независимой от количества воды в резервуаре 2 даже в случае, когда стрелка 10 не находится против точки 12 отсчета на шкале индикации силы. Дозирование вещества до получения заданной и воспроизводимой силы, силы, являющейся независимой от количества воды, возможно без ручного регулирования и при только однократном взгляде на шкалу индикации силы.
Система 20 управления силой может быть реализована различными способами. Предпочтительный способ управления силой от заварки заключается в измерении уровня 23 воды и положения 5а рычага 5 при повороте при помощи электрического средства, по существу известного. Получаемые сигналы могут подаваться на обрабатывающий блок, по существу известный. Обрабатывающим блоком определяется входной сигнал для электрического привода, прикладывающего регулирующую силу 21 для воздействия на рычаг 5. Разработку этих электрических технических элементов можно выполнить в соответствии с известными способами. Как будет пояснено ниже, другой предпочтительный способ управления силой предоставляется механическими средствами.
Как указано выше, заданное количественное соотношение между количеством воды в водном резервуаре и количеством вещества, подлежащего фильтрации, является управляемым. Кроме того, сила 21, создаваемая средством 20 управления силой, должна быть нулевой, когда стрелка 10 находится против точки 12 отсчета на шкале 11 индикации силы. Когда стрелка 10 в исходном положении не находится против точки 12 отсчета, средство 22 регулирования создает силу 21, имеющую величину, пропорциональную количеству воды 30 в водном резервуаре 2.
Вариант осуществления, раскрытый на фиг.1, схематически показан на фиг.2. Те же самые позиции использованы для тех компонентов, которые аналогичны соответствующим компонентам в осуществлении из фиг.1. Средство 20 управления силой содержит упругий элемент 50а. Могут использоваться упругие элементы нескольких типов, например цилиндрическая винтовая пружина, пружина кручения или подобная, но пластинчатая пружина является предпочтительной. В осуществлении из фиг.2 установлена пластинчатая пружина 50. Первая часть 51 пластинчатой пружины 50 соединена с участком рычага 5. Вторая часть 52 пластинчатой пружины 50 ограничена на месте, чувствительном к количеству воды 30 в резервуаре 2. Между первой частью 51 и второй частью 52 пластинчатой пружины 50 содержится нагружаемый участок 53. Регулировочный участок 60 средства 61 управления длиной может быть использован для регулирования длины нагружаемого участка 53. Место ограничения и длина нагружаемого участка 53 чувствительны к уровню 23 воды 30 в водном резервуаре 2. Пластинчатая пружина 50 представляет собой упругую деталь, то есть способную возвращаться к исходной форме. Средство 20 управления силой установлено в устройстве 100 так, что пластинчатая пружина 50 предполагается имеющей свою исходную форму в случае, когда стрелка 10 находится против точки 12 отсчета на шкале 11 индикации силы. В этом положении пластинчатая пружина 50 прикладывает к рычагу 5 силу нулевой величины. Средство 22 автоматического регулирования содержит поплавок 54, положение которого чувствительно к уровню 23 воды 30 в резервуаре 2. Если уровень 23 возрастает, поплавок перемещается путем поступательного перемещения 55, показанного стрелкой. Кинематическое ограничение, содержащее ограничительные элементы 56, 57 и 58 (не видимые на фиг.2, но видимые на фиг.3), предусмотрено для обеспечения возможности поступательного перемещения 55 и для предотвращения поворота поплавка 54. В осуществлении из фиг.2 поплавок 54 содержит отверстие 59. Отверстие 59 согласовано с направляемым участком 62 средства 61 управления длиной. Направляемый участок 62 средства 61 управления длиной содержит первую направляющую поверхность 63 изогнутой формы. Поплавок 54 содержит вторую направляющую поверхность 64, расположенную в отверстии 59. Вторая направляющая поверхность 64 образована в соответствии, например, с щелевидным отверстием 65 в диске 66, установленном в отверстии 59. При поступательном перемещении 55 поплавка 54 повышение уровня 23 воды преобразуется в поворот 67 направляемого участка 62 средства 61 управления длиной. Направляемый участок 62 с возможностью поворота соединен с водным резервуаром 2 с помощью шарнира 68. Шарнир 68 предотвращает поступательное перемещение направляемого участка 62. Направляемый участок 62 жестко соединен с регулировочным участком 60 средства 61 управления длиной. Направляемый участок 62 имеет ось 67а длины. Поворот направляемого участка 62 вызывает поворот 67 регулировочного участка 60 средства 61 управления длиной. Указанный поворот 67 происходит вокруг оси 67а длины. Регулировочный участок 60 содержит согнутый участок 69, окружающий пластинчатую пружину 50 и ограничивающий пластинчатую пружину 50 на ее второй части 52 от перемещения по направлению поступательного перемещения 55. Как поясняется фиг.3, регулирование длины нагружаемого участка 53 пластинчатой пружины 50 будет изменяться в результате поворота 67 средства 61 управления длиной.
В осуществлении из фиг.2 направляемый участок 62 средства 61 управления длиной имеет изогнутую форму для преобразования поступательного перемещения 55 поплавка 54 в поворот 67 средства 61 управления длиной. К тому же поворот поплавка 54 предотвращается ограничителями 56, 57 и 58. В качестве варианта можно использовать направляемый участок прямолинейной формы и представлять поворот поплавка как кинематическую инверсию осуществления из фиг.2, по существу известное действие.
На фиг.3 схематически показан вид сверху осуществления, описанного выше в соответствии с фиг.2. Поплавок 54 ограничен в повороте ограничителями с 56 по 58. Поступательное перемещение 55 поплавка 54 осуществляется в соответствии с изменением количества воды в резервуаре 2. В результате поступательного перемещения 55 поплавка 54 регулировочный участок 60 поворачивается путем поворота 67. Поворот 67 вызывает поступательное перемещение, показанное стрелкой 70, ограничителя пластинчатой пружины. Соответственно регулируется нагружаемый отрезок 70а пластинчатой пружины 50. Направление изогнутой формы на направляемом участке 62 (см. фиг.2) средства 61 управления длиной (см. фиг.2) такое, что нагружаемый отрезок 70а уменьшается при повышении уровня 23 воды (см. фиг.2). Согласно общеизвестным теориям в области инженерной механики жесткость пластинчатой пружины 50 повышается, если ее нагружаемый отрезок 70а уменьшается. Изгиб направляемого участка 62 (см. фиг.2) выполнен так, что прогрессивность жесткости пластинчатой пружины находится в соответствии с заданным количественным соотношением между веществом, подлежащим фильтрации, и водой в резервуаре.
Хотя изобретение было пояснено и описано подробно на чертежах и в приведенном выше описании, такие пояснение и описание должны считаться иллюстративными или примерными и не ограничивающими; изобретение не ограничено раскрытыми осуществлениями.
На основании изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения другие варианты раскрытых осуществлений могут быть представлены и выполнены специалистами в данной области техники при применении на практике изобретения. Средства, элементы и компоненты, по существу известные, не описывались подробно, поскольку специалист в данной области техники хорошо знаком с предметом. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а неопределенный артикль не исключает множества. Единственный механизм или узел может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт, что некоторые средства перечисляются во взаимно-различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих средств не может с успехом использоваться. Все позиции в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем.