ВАРОЧНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ И МАШИНА, СОДЕРЖАЩАЯ ЭТОТ ВАРОЧНЫЙ АГРЕГАТ
COOKING ASSEMBLY FOR BEVERAGES PREPARATION AND MACHINE CONTAINING SUCH ASSEMBLY

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям варочных агрегатов для приготовления напитков, главным образом, но не исключительно, для приготовления кофе, а точнее к варочным агрегатам, предназначенным для использования в автоматизированных машинах, в которых варочный агрегат получает заданную порцию молотого кофе (предварительно упакованного или неупакованного) или других продуктов для приготовления напитка и выполняет цикл закрывания варочной камеры, приготовления напитка посредством введения горячей воды и выгрузки использованного молотого кофе или другого использованного продукта.
Изобретение также относится к машине для приготовления напитков, содержащей варочный агрегат вышеупомянутого типа.
Изобретение в общем касается машин для домашнего или профессионального использования, а также машин в виде торговых автоматов.
Состояние уровня техники
В электрических машинах для приготовления или производства напитков, в частности кофе, используют так называемые варочные агрегаты, которые содержат большое количество подвижных элементов, образующих варочную камеру, в которую загружают порцию неупакованного молотого кофе либо кофе, запакованного в виде капсул, картриджей или чего-то подобного. После того как варочная камера будет загружена молотым кофе, ее закрывают и обеспечивают прохождение внутрь нее горячей воды под требуемым давлением для извлечения из молотого кофе ароматических веществ и приготовления напитка. В конце стадии варки варочную камеру открывают и выгружают использованный молотый кофе.
Некоторые машины этого типа, особенно те из них, которые предназначены для функционирования совместно с продуктами, запакованными в форме картриджей, капсул и чего-то подобного, также обеспечивают возможность приготовления других типов напитков или пищевых продуктов, например чая, шоколада или чего-то подобного.
В документе США US A 4681028 описан варочный агрегат такого типа, который упомянут выше и в котором варочная камера образована между двумя частями, подвижными по отношению друг к другу. Варочный агрегат, описанный в этом известном патенте, в основном содержит установочное место или цилиндр, внутри которого скользит поршень. Установочное место может совершать колебание и прямолинейное движение по отношению к опорной конструкции для его приведения в положение загрузки молотого кофе и в положение варки. Последнее упомянутое положение обеспечивают посредством движения установочного места к контрпоршню и вокруг контрпоршня, который закреплен на опорной конструкции. Контрпоршень, установочное место и поршень образуют варочную камеру с фиксированным объемом. Механизм открывания и закрывания таков, что как только достигнуто положение закрывания и варки, силы, действующие на детали, формирующие варочную камеру, вследствие давления воды, подаваемой в саму камеру, будут переданы к опорной конструкции без силового воздействия на моторный узел, который приводит в действие механизм открывания и закрывания. Другие варочные устройства или узлы подобного типа описаны в документе Испании ES A 2156668, документе Франции FR A 2663216, в документе США US A 5259296, европейском документе EP A 486433, документах США US A 5551988, US A 6779436, US A 6807898, европейских документах ЕР А 1459663 и ЕР А 937432.
В документе США US A 6101923 описан поворотный варочный агрегат с двойной варочной камерой. Две варочных камеры используют для приготовления кофе двух разных качеств, а точнее, например, кофе эспрессо и свежезаваренный кофе. Поворотный узел оснащен кулачками, которые управляют движением поршня внутри варочной камеры.
В европейском документе ЕР А 0380450 описан еще один варочный агрегат с поворотной цилиндрической камерой, взаимодействующей с контрпоршнем, выполняющим ограниченное колебательное перемещение из положения покоя в рабочее положение. В рабочем положении контрпоршень связан с цилиндрической камерой для образования совместно с поршнем, установленным внутри самой камеры, варочного объема. Поршень имеет спиральную пружину, назначение которой заключается в компенсации каких-либо возможных изменений объема молотого кофе, находящегося в варочной камере. Этот варочный агрегат имеет одно варочное положение с заданным объемом варочной камеры и с системой блокирования варочной камеры в рабочем положении для передачи к опорной конструкции напряжений от действия давления, которые возникают внутри нее. Установлен механизм приведения в действие для приведения в действие и вывода из рабочего состояния блокировочного устройства варочной камеры.
Сущность изобретения
Согласно одному из аспектов настоящее изобретение относится к варочному агрегату для приготовления кофе или в общем для приготовления напитков, который при наличии особенно прочной и надежной конструкции позволяет работать с изменяемыми объемами варочной камеры для создания напитков разного качества (например, кофе эспрессо и свежей заварки) и/или с изменяемым количеством порций напитка на каждом отдельном цикле варки, например, с получением только одной чашки кофе или с получением двух чашек кофе при выполнении одной варочной операции.
Согласно одному из вариантов осуществления конструкции варочный агрегат, выполненный в соответствии с изобретением, включает в себя поворотный узел с установочным местом, в которое совершает скольжение поршень, и контрпоршень, взаимодействующий с установочным местом и поршнем для образования варочной камеры.
Ниже будет описан конкретный варочный агрегат для приготовления кофе. Однако должно быть понятно, что отличительные признаки варочного агрегата согласно изобретению с обеспечением полезных результатов могут быть применены и в других типах машин для приготовления различных напитков или в машинах, которые могут готовить кофе или другие типы напитков. Следовательно, когда в представленном описании и в прилагаемых пунктах формулы изобретения сделана ссылка на кофе и молотый кофе, следует понимать, что в некоторых вариантах конструкции один и тот же варочный агрегат может быть использован с иными продуктами, чем молотый кофе, причем, возможно, с упаковками для одной порции или для большого количества порций, для приготовления других типов напитков.
Предпочтительно, чтобы в некоторых вариантах осуществления конструкции был создан варочный агрегат для производства или приготовления кофе либо других напитков, в общем содержащий: установочное место, совершающее движение вращения, в котором с возможностью скольжения заключен поршень; контрпоршень, взаимодействующий с установочным местом и поршнем для образования варочной камеры; кулачковые элементы для управления перемещениями установочного места, поршня и контрпоршня. Установочное место, поршень и контрпоршень расположены, сконструированы и управляемы так, чтобы занимать, по меньшей мере, одно загрузочное положение для загрузки продукта или вещества (например, молотого кофе), из которого должен быть приготовлен напиток, по меньшей мере, два разных положения варки, которым соответствуют два разных объема варочной камеры, и положение выгрузки для выгрузки использованного продукта или вещества, например таблетки молотого кофе или капсулы либо картриджа с использованным кофе.
В предпочтительном варианте осуществления конструкции положение для загрузки является промежуточным между положением для выгрузки и двумя или более положениями для варки.
В одном из вариантов осуществления конструкции кулачковые элементы предназначены для передачи к опорной конструкции значительной части напряжений, оказываемых на поршень и на контрпоршень в течение варочной стадии. Эти напряжения возникают вследствие сжатия молотого кофе или другого продукта, используемого для приготовления напитка, и давления горячей воды, которая должна быть пропущена через молотый кофе для извлечения веществ, из которых приготавливают напиток. При этом получают особенно эффективный механизм открывания и закрывания варочной камеры, в случае которого нет необходимости предусматривать вспомогательные блокировочные элементы для сохранения варочной камеры в определенном положении в течение сжатия и/или подачи горячей воды через молотый кофе либо другой продукт. Посредством передачи значительной части напряжений к опорной конструкции через управляющие кулачки будут предотвращены какие-либо крутильные напряжения на валу двигателя. Предпочтительная конфигурация кулачков такова, чтобы передавать требуемую силу реакции на давление внутри варочной камеры во всех различных возможных положениях варки либо, по меньшей мере, в некоторых из них.
В возможном варианте осуществления конструкции варочный агрегат содержит три рабочих положения установочного места, поршня и контрпоршня, которым соответствуют три разных объема варочной камеры.
Предпочтительно, чтобы контрпоршень обладал подвижностью, так чтобы он был вставлен в установочное место и скользил в нем.
Для получения прочной и компактной конструкции в одном из вариантов поворотный кулачок удерживают между двумя противоположными пластинами, образующими неподвижную опорную конструкцию, которая, возможно, может быть извлечена из машины.
В возможном варианте осуществления конструкции поворотное установочное место ограничено одной деталью или выполнено из одной детали с поворотным узлом, имеющим ось вращения, удерживаемым посредством неподвижной опорной конструкции. В возможном варианте осуществления конструкции кулачковые элементы полностью или частично неподвижны по отношению к опорной конструкции. В измененном варианте осуществления конструкции кулачки или кулачковые профили для управления подвижными элементами варочного агрегата частично неподвижны по отношению к опорной конструкции и частично подвижны, например поворачиваются вокруг оси вращения. Движение может представлять собой непрерывное движение вращения или предпочтительно возвратно-поступательное движение вращения, то есть колебательное движение в противоположных направлениях.
Кулачки предпочтительно представляют собой кулачки в форме канавки, то есть кулачки в форме канала.
Согласно предпочтительному варианту осуществления конструкции в изобретении создан варочный агрегат для приготовления напитков, в частности кофе, содержащий: установочное место, совершающее вращательное и поступательное движение, в которое с возможностью скольжения заходит поршень; контрпоршень, взаимодействующий с установочным местом и поршнем для образования варочной камеры. Движением каждых из поршня, контрпоршня и установочного места управляют посредством неподвижных и поворотных кулачковых профилей. Точнее, согласно некоторым вариантам осуществления конструкции установочное место выполняют с возможностью вращения вокруг первой оси и поступательного движения вдоль второй оси, при этом первая и вторая оси предпочтительно приблизительно ортогональны по отношению друг к другу. Подобным же образом, поршень, заключенный в установочном месте, также может выполнять соответствующее вращение и поступательное движение. Предпочтительно, чтобы контрпоршень имел возможность поступательного движения, но предпочтительно не имел возможности выполнения вращательного движения. В некоторых вариантах осуществления конструкции каждые из поршня, контрпоршня и установочного места взаимодействуют с соответствующими неподвижными и поворотными кулачковыми профилями или с парой из неподвижного и поворотного кулачковых профилей. Точнее, движением установочного места управляют посредством, по меньшей мере, неподвижного кулачкового профиля и подвижного кулачкового профиля. Предпочтительно, чтобы для получения более прочной конструкции были обеспечены пара неподвижных кулачковых профилей и пара подвижных кулачковых профилей, при этом профили каждой пары симметричны или идентичны. Подобным же образом поршнем управляют посредством неподвижного кулачкового профиля и подвижного кулачкового профиля (или пары неподвижных и пары подвижных кулачковых профилей, имеющих одну и ту же конфигурацию), а контрпоршнем управляют посредством неподвижного кулачкового профиля и подвижного кулачкового профиля либо соответственно пары идентичных неподвижных кулачковых профилей и подвижных кулачковых профилей. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления конструкции подвижные кулачковые профили, управляющие поршнем, контрпоршнем и установочным местом, вращаются вокруг общей оси вращения. В некоторых вариантах подвижные кулачковые профили создают на общем поворотном кулачке. Если пара кулачковых профилей обеспечена для каждого подвижного элемента (поршня, установочного места и контрпоршня), то предпочтительно будут обеспечены два поворотных кулачка, каждый из которых обеспечен соответствующим одним из кулачковых профилей каждой пары кулачковых профилей.
В некоторых вариантах осуществления конструкции поршень и установочное место формируют узел, который будет удержан посредством соответствующих контактных элементов, например, в форме пальцев в соответствующих подвижных и неподвижных кулачковых профилях. Вращение подвижных кулачковых профилей вызывает вращение и поступательное перемещение поршня и установочного места. Поскольку созданы отдельные кулачковые профили для поршня и установочного места, можно передать это же самое вращательное движение как поршню, так и установочному месту, но при этом иметь разное поступательное перемещение для двух элементов, так что поршень будет скользить по отношению к установочному месту. Следовательно, с помощью одного и того же исполнительного механизма можно обеспечить перемещение установочного места из положения загрузки в положение варки и далее в положение выгрузки. Поршень может скользить в установочном месте, чтобы занять возможные разные положения варки (с бóльшими или меньшими объемами варочной камеры), а также положение выгрузки отработанного, то есть использованного, кофейного порошка или отработанного кофейного картриджа, оболочки или капсулы из установочного места. Подобным же образом, контрпоршнем также управляют посредством того же самого двигателя или исполнительного механизма, который управляет перемещением поршня и установочного места. Следовательно, получена чрезвычайно простая и гибкая конструкция, которая обеспечивает возможность варки разных сортов кофе (например, свежезаваренного или так называемого «американского кофе») или разного количества чашек кофе (например, одной или двух). В то же время обеспечена возможность доведения до минимума или значительного уменьшения сил (возникающих вследствие сжатия кофе и/или давления воды в варочной камере), которые будут переданы на вал двигателя, то есть на вал, который передает движение к поворотным кулачкам.
В одном из вариантов осуществления конструкции кулачковые элементы содержат первый кулачок, взаимодействующий с поршнем для управления движением скольжения поршня в установочном месте. В одном из вариантов вращение поворотного узла вызывает скольжение вдоль первого кулачка контактного элемента, неподвижного по отношению к поршню. Предпочтительно, чтобы кулачковые элементы содержали второй кулачок, неподвижный относительно опорной конструкции и взаимодействующий с контрпоршнем для управления перемещением контрпоршня в установочном месте. В практическом варианте осуществления конструкции поршень приводят в движение посредством поворотного узла, а контактный элемент контрпоршня скользит вдоль второго кулачка, при этом поворотный узел приводит в движение контрпоршень. В этом случае один двигатель обеспечивает вращение поворотного узла, а также перемещения поршня и контрпоршня. В предпочтительном варианте осуществления изобретения первый и второй кулачки расположены на той или иной из двух пластин. Предпочтительно, чтобы первый и второй кулачки были расположены на каждой из двух пластин. На практике каждый кулачок сдвоен и содержит канавку на каждой из двух пластин.
В одном из вариантов осуществления конструкции неподвижными по отношению к поворотному узлу являются тянущие элементы, предназначенные для того, чтобы тянуть контрпоршень посредством поворотного узла из положения ожидания в положение варки и привести контрпоршень назад из положения варки в положение ожидания, когда поворотный узел смещается в положение выгрузки для выгрузки использованного кофе.
В модифицированном варианте осуществления конструкции в варочном агрегате предусмотрены кулачковые элементы, которые содержат первую группу кулачковых профилей, неподвижных по отношению к опорной конструкции, и вторую группу кулачковых профилей, которые подвижны и предпочтительно поворачиваются по отношению к опорной конструкции для управления перемещениями установочного места, поршня и контрпоршня.
Подвижные кулачковые профили могут быть созданы на отдельных дисках или предпочтительно на общем поворотном кулачке.
В одном из вариантов осуществления конструкции в варочном агрегате предусмотрена пара неподвижных пластин, каждая из которых имеет группу неподвижных кулачковых профилей, которые фактически одни и те же, и пару поворотных кулачков, установленных у неподвижных пластин, при этом каждый поворотный кулачок имеет группу поворотных профилей, которые фактически одни и те же, и в варочном агрегате установочное место, поршень и контрпоршень расположены между двух неподвижных пластин.
В одном из вариантов осуществления конструкции неподвижные пластины поддерживают поворотные кулачки. Предпочтительно, чтобы каждый поворотный кулачок несла на себе неподвижная пластина, и он был расположен на ее наружной или внутренней стороне, то есть чтобы два поворотных кулачка были расположены между двумя неподвижными пластинами.
В одном из вариантов осуществления конструкции поршень, установочное место и контрпоршень обеспечены соответствующими контактными элементами, каждый из которых взаимодействует, по меньшей мере, с одним неподвижным кулачковым профилем и одним поворотным кулачковым профилем.
С помощью неподвижных и поворотных кулачков можно управлять вращением и поступательным перемещением поршня и установочного места. В одном из вариантов осуществления конструкции кулачки могут быть обеспечены таким образом, что контрпоршень вместо того, что было указано, будет выполнять лишь поступательное перемещение по отношению к неподвижной конструкции, несущей нагрузку.
Другие обеспечивающие преимущества варианты осуществления конструкции и отличительные признаки изобретения будут указаны в прилагаемых пунктах формулы изобретения и будут описаны ниже со ссылкой на некоторые примеры вариантов изобретения.
Краткое описание фигур
Более четкое понимание изобретения будет обеспечено посредством описания и прилагаемых фигур, которые демонстрируют практический, не налагающий ограничений вариант осуществления настоящего изобретения, примененный в качестве примера к варочному агрегату для приготовления молотого кофе. В частности, на фигурах представлено следующее:
на фиг.1 представлен вид спереди машины для приготовления кофе, в которой может быть использован варочный агрегат согласно изобретению;
на фиг.2 представлен вид в перспективе с частичным вырезом варочного агрегата согласно изобретению в первом варианте осуществления конструкции;
на фиг.3 представлен вид по линии III-III на фиг.2;
на фиг.4 представлен вид в поперечном сечении по линии IV-IV на фиг.3;
на фиг.5 представлен вид в поперечном сечении по линии V-V на фиг.3;
на фиг.6 представлен вид в поперечном сечении по линии VI-VI на фиг.3;
на фиг.7-11 представлены схематические виды последовательности работы варочного агрегата согласно фиг.1-6;
на фиг.12 представлен вид в перспективе, причем с удаленными деталями, варочного агрегата согласно изобретению во втором варианте осуществления конструкции;
на фиг.12А представлен вид спереди одной из неподвижных пластин, на которой обеспечены неподвижные кулачковые профили варианта осуществления конструкции согласно фиг.12;
на фиг.12В представлен вид спереди одного из поворотных кулачков с поворотными кулачковыми профилями;
на фиг.13-18 представлены вид спереди и частичные виды в поперечном сечении варочного агрегата согласно фиг.12 в разных рабочих положениях;
на фиг.19, 20 и 21 представлены виды в аксонометрии еще одного варианта осуществления конструкции варочного агрегата согласно изобретению в трех разных рабочих положениях, при этом одна из боковых пластин удалена для показа внутреннего механизма;
на фиг.20А представлен вид в поперечном сечении по линии ХХА-ХХА на фиг.20;
на фиг.22 представлен вид, подобный виду на фиг.21, но без удаления деталей;
на фиг.23 и 24 представлены внутренние виды двух неподвижных пластин варочного устройства согласно фиг.19-22;
на фиг.25 представлен вид в поперечном сечении по линии XXV-XXV согласно фиг.23;
на фиг.26 представлен вид спереди одного из подвижных кулачков варочного устройства согласно фиг.19-25;
на фиг.27 представлен вид в поперечном сечении по линии XXVII-XXVII на фиг.26;
на фиг.28 представлен вид, подобный виду на фиг.26, другого из двух подвижных кулачков варочного устройства этого варианта осуществления конструкции;
на фиг.29 представлен вид в поперечном сечении по линии XXIX-XXIX на фиг.28;
на фиг.30 представлен вид в поперечном сечении фактически по медианной плоскости устройства, показанного на фиг.19-29, по линии ХХХ-ХХХ на фиг.31 в положении, в котором варочный агрегат готов для загрузки молотым кофе;
на фиг.31 представлен вид сверху в плане по линии XXXI-XXXI на фиг.30;
на фиг.32 представлен локальный вид в поперечном сечении по линии XXXII-XXXII на фиг.31;
на фиг.33 и 34 представлены виды в поперечном сечении, подобные видам на фиг.30 и 32, с варочным агрегатом в стадии закрывания варочной камеры;
на фиг.35 представлен вид в поперечном сечении, подобный видам на фиг.30 и 33, с варочным агрегатом, имеющим конфигурацию для выгрузки использованного картриджа с кофе;
на фиг.36 и 37 представлены аксонометрический вид и вид в сечении поршня варочного устройства в возможном варианте осуществления конструкции, при этом на фиг.37 представлено поперечное сечение по линии XXXVII-XXXVII поршня согласно фиг.36;
на фиг.38 и 39 представлены виды в поперечном сечении по линии XXXVIII-XXXVIII поршня согласно фиг.36, 37 в двух разных рабочих конфигурациях;
на фиг.40-45 представлены поперечные сечения еще одного варианта осуществления конструкции варочного агрегата согласно изобретению в разных рабочих положениях;
на фиг.46А-46D представлен клапан регулирования противодавления в разных возможных рабочих положениях;
на фиг.47 представлен вид спереди одной из двух неподвижных пластин, на которых обеспечены неподвижные кулачковые профили еще одного варианта осуществления конструкции агрегата согласно изобретению;
на фиг.47А, 47В, 47С представлены локальные поперечные сечения по линиям А-А, В-В и С-С на фиг.47;
на фиг.48 представлен вид спереди одного из двух поворотных кулачков с соответствующими поворотными кулачковыми профилями, соответствующими неподвижным профилям согласно фиг.47;
на фиг.49А-49D представлены поперечные сечения агрегата, включающего в себя неподвижные и поворотные кулачковые профили согласно фиг.47-48 в разных угловых положениях;
на фиг.50 представлена траектория пальцев, приводящих в движение поршень и установочное место вдоль соответствующих кулачков, показанных на фиг.47.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 представлен схематический вид спереди автоматической машины для приготовления кофе, в целом обозначенной позицией 1, к которой может быть применен варочный агрегат согласно изобретению. Положение варочного агрегата, в целом обозначенного позицией 3, на сквозном виде согласно фиг.1 показано штрихпунктирной линией. Позицией 5 обозначена поверхность, на которой должны быть расположены чашки, в которые наливают кофе, подаваемый машиной через подводящие насадки или наконечники 7А, 7В. Машина 1 для приготовления кофе, показанная на фиг.1, представляет собой машину для домашнего использования. Однако будет понятно, что варочный агрегат согласно изобретению также может быть использован в кофейных машинах профессионального типа и в автоматизированных раздаточных устройствах или машинах в виде торговых автоматов, в которых в настоящее время обычно уже используют варочные агрегаты, подобные варочным агрегатам, используемым на более усовершенствованных автоматизированных машинах для домашнего использования.
Вариант осуществления конструкции согласно фиг.1-11
Первый вариант осуществления конструкции варочного агрегата 3 подробно представлен на фиг.2-11. В этом варианте варочный агрегат 3 содержит две пластины 9А, 9В, которые фактически одинаковы и соединены посредством поперечных элементов 11 для формирования неподвижной опорной конструкции, которую монтируют внутри машины 1. Предпочтительно, чтобы неподвижная конструкция 9А, 9В, 11 могла быть извлечена из машины 1 для возможности чистки, технического обслуживания, замены или вмешательства иного типа, которое может стать необходимым.
Между двумя пластинами 9А, 9В удерживают поворотный узел 13. Узел 13 удерживают посредством валов или пальцев 13А, так чтобы обеспечить возможность его вращения вокруг оси А-А. Что-то одно из пальцев или осей 13А соединяют с приводным двигателем, который не показан. Соединение может быть обеспечено желобчатым профилем или каким-либо иным способом, возможно, с ограничителем момента вращения. В возможном варианте осуществления конструкции поворотный узел 13 имеет два кольцевых выступа 13В, соосных с осью вращения А-А, которые входят в зацепление с кольцевыми канавками 15, обеспеченными в двух пластинах 9А и 9В. Кольцевые выступы и соответствующие полости предназначены для улучшения придания направления вращательному движению поворотного узла 13 по отношению к опорной конструкции.
Внутри поворотного узла 13 образовано установочное место 19. В одном из вариантов осуществления конструкции установочное место 19 имеет цилиндрическую конфигурацию с фактически круглым поперечным сечением.
Внутри установочного места 19 заключен поршень 21, который скользит вдоль оси В-В установочного места 19. Поршень 21 имеет шток 21А, входящий в зацепление с поперечным пальцем 23, который проходит в направлении, фактически ортогональном к оси В-В и к штоку 21А поршня 21.
Палец 23 выступает из поворотного узла 13 через две прорези 13С (см., в частности, фиг.2), выполненные с каждой стороны поворотного узла 13. Длина пальца 23 в осевом направлении такова, что он входит в зацепление с обоих концов, выступающих через прорези 13С, с соответствующими кулачковыми профилями 25А, 25В, обеспеченными в пластинах 9А, 9В. Кулачковые профили 25А, 25В главным образом образуют кулачки в виде канавок и формируют часть кулачковых элементов, которые управляют перемещениями подвижных элементов, образующих варочную камеру варочного агрегата 3. Помимо кулачковых профилей 25А, 25В кулачковые элементы дополнительно содержат кулачковые профили для перемещения контрпоршня, описанного далее.
Кулачковые профили или кулачки 25А, 25В, образуемые канавками, фактически одинаковы, а их конфигурация подробно показана, например, на фиг.4. В одном из вариантов осуществления конструкции этот первый кулачковый профиль 25А, 25В имеет первый конец 25Х, находящийся на первом расстоянии от оси вращения А-А поворотного узла 13, и второй конец 25Y, находящийся на меньшем расстоянии от оси А-А. Между двумя концами кулачковый профиль проходит по криволинейной траектории, которая постепенно перемещается от оси вращения А-А на максимальное расстояние и далее вновь подходит к оси вращения, пока не достигнет второго конца 25Y кулачкового профиля 25А, 25В при минимальном расстоянии от оси вращения А-А. Работа этой конкретной конфигурации кулачкового профиля 25А, 25В далее будет разъяснена со ссылкой на последовательность работы согласно фиг.7-11.
Передняя часть поршня 21 обеспечена фильтром 31, например, образованным в виде перфорированной металлической крышки. С задней части фильтра 31 выполнена полость 33, в которой накапливается кофе, приготавливаемый в течение варочного цикла. Полость 33 с целью прохождения текучей среды соединена с каналом 35 для выпуска кофе, снабженным, например, гибкой трубкой, которая обеспечивает возможность поступательного перемещения между установочным местом 19 и поршнем 21 в течение различных стадий варочного цикла. Гибкая трубка 35 подсоединена к каналу 37, который, в свою очередь, соединен с подающей насадкой или насадками 7А, 7В машины по цепи, которая не показана, но которая может быть легко спроектирована квалифицированным специалистом в этой области. Предпочтительно, чтобы в этом варианте осуществления конструкции канал 37 был соосен с поворотным узлом 13, поскольку он обеспечен в поворотном пальце 13А.
Варочный агрегат дополнительно содержит контрпоршень 41, подвижный описанным далее способом между рядом рабочих положений. Контрпоршень 41 имеет поперечное сечение, фактически соответствующее поперечному сечению установочного места 19 и головки 21 поршня, причем в показанном примере это фактически круглое поперечное сечение. Он обеспечен поперечным пальцем 43, который фактически параллелен пальцу 23, при этом его противоположные концы входят в зацепление с кулачковыми профилями 45А, 45В, выполненными в неподвижных пластинах соответственно 9А, 9В. Два кулачковых профиля 45А, 45В одинаковы и в основном образуют кулачки в виде канавок, в которых палец 43 формирует контактный элемент.
В одном из вариантов осуществления конструкции кулачки, образуемые канавками, или кулачковые профили 45А, 45В имеют часть, приблизительно проходящую по окружности, концентричной с осью вращения А-А поворотного узла 13. Часть, проходящая по окружности, закруглена по радиусу к участку кулачка, который постепенно перемещается в сторону от оси вращения А-А и, например, имеет вогнутость, обращенную к стороне, противоположной вогнутости (ориентированной к оси А-А), проходящей по окружности части самого кулачка.
Контрпоршень 41 имеет сквозной канал 47 (см., в частности, фиг.6), подсоединенный к гибкой трубке 49 для подачи горячей воды под давлением, поступающей из кипятильника (не показан) машины 1 для приготовления кофе. Горячую воду, подаваемую через фильтр, вынуждают просачиваться через сжатый молотый кофе в варочной камере, образованной внутри установочного места 19 между верхней частью поршня 21, то есть фильтром 31, и передним фильтром 41А контрпоршня 41. Не исключена возможность реверсирования гидравлической цепи посредством подачи горячей воды под давлением через поршень 21 и отвода кофе, приготовленного в варочной камере, по каналу 47, обеспеченному в контрпоршне 41.
Поворотный узел 13 содержит систему для зацепления контрпоршня 41 с целью смещения контрпоршня по пути, определяемому парой кулачковых профилей 45А, 45В. В одном из вариантов осуществления конструкции тянущая система содержит, по меньшей мере, одну первую пару дополнительных частей 51А, 53А, а предпочтительно две пары дополнительных частей 51А, 53А; 51В, 53В, которые фактически одинаковы. Расположение двух пар дополнительных частей обеспечивает возможность зацепления уравновешивающим способом пальца 43 вблизи от его концов, которые могут скользить внутри кулачков 45А, 45В, образованных канавками.
В одном из вариантов осуществления конструкции каждая из дополнительных частей 51А, 53А; 51В, 53В имеет прямолинейный край, обозначенный позициями 55А, 55В для дополнительных частей 51А, 51В и позициями 57А, 57В для дополнительных частей 53А, 53В. Края 55А, 57А и 55В, 57В противоположны друг другу и образуют канал взаимного скольжения самих краев и пальца 43. Каждая дополнительная часть 51А, 51В, 53А, 53В, кроме того, имеет соответствующий криволинейный край или профиль 59А, 61А для дополнительных частей 51А, 53А и 59В, 61В для дополнительных частей 51В, 53В. В частности, на фиг.5 можно заметить, что дополнительные части 51А, 51В проходят в радиальном направлении больше, чем дополнительные части 53А, 53В, с целью, которая будет разъяснена далее. Прямолинейные края или профили 55А, 57А, 55В, 57В, 59А, 61А, 59В, 61В взаимодействуют с пальцем 43 контрпоршня 41 для обеспечения его движения по пути, по которому он должен следовать при выполнении рабочего цикла и который определен кулачковым профилем 45А, 45В.
Описанное устройство работает так, как разъяснено далее. Варочный цикл начинается в положении, схематически представленном на фиг.7. В этом положении поворотный узел 13 размещен таким образом, что установочное место 19 находится в положении, которое, например, фактически является вертикальным под засыпной воронкой, в целом обозначенной Т, через которую молотый кофе С загружают в пространство, образованное между боковыми стенками установочного места 19 и передней поверхностью, образованной фильтром 31 поршня 21. Молотый кофе С может быть создан непосредственно размалывающим узлом, находящимся в машине 1, который перемалывает кофейные зерна или может принимать форму контейнера для молотого кофе, при этом кофе также может быть загружен вручную оператором, например, с помощью дозирующего устройства.
На фиг.7 показано, что палец 23, который образует контактный элемент для кулачковых профилей 25А, 25В, расположен на части кривой кулачка, находящейся на максимальном расстоянии от оси вращения А-А поворотного узла 13. Контрпоршень 41 находится в нерабочем положении, при этом палец 43 (который образует контактный элемент для кулачковых профилей 45А, 45В) находится в положении, соответствующем верхнему концу кулачковых профилей 45А, 45В, или вблизи от этого положения. Может быть обеспечен элемент для блокирования контрпоршня 41 в этом положении. Например, блокирующий элемент может представлять собой упругий элемент или элемент с управляющим исполнительным устройством. Передняя поверхность 41А контрпоршня 41 преимущественно может быть изогнута, чтобы отслеживать наружный цилиндрический профиль поворотного узла 13 и, следовательно, оставаться опирающейся наружной поверхностью в течение последующего движения вращения поворотного узла 13, управляемого приводным двигателем (не показан).
На фиг.8 представлена первая стадия вращения по стрелке f13 поворотного узла 13 с установочным местом 19 и поршнем 21, заключенным и скользящим в нем. В угловом положении согласно фиг.8 ось В-В установочного места 19 совпадает с осью контрпоршня 41, а край 55А, 55В каждой из дополнительных частей 51А, 51В, которые неподвижны по отношению к поворотному узлу 13, входит в контакт с пальцем 43.
При продолжении вращения по стрелке f13 поворотный узел 13 благодаря дополнительным частям 51А, 51В тянет за собой контрпоршень 41. Кулачковый профиль канавок 45А, 45В, вдоль которого скользит палец 43, приводимый в движение вращением поворотного узла 13, таков, что когда продолжается вращение поворотного узла 13 по стрелке f13 вокруг оси А-А, контрпоршень приближается к оси А-А, проникая в установочное место или цилиндр 19, созданный в поворотном узле 13.
На фиг.10 представлено положение максимального поворота поворотного узла 13 в направлении по часовой стрелке (в качестве примера). В этом положении поршень 21 смещен посредством пальца 23, взаимодействующего с кулачковыми канавками 25А, 25В, к контрпоршню, при этом последний находится внутри установочного места 19. Из сравнения фиг.9 и 10 можно заметить, что между угловыми положениями, занимаемыми варочным агрегатом на этих двух фигурах, имеется различие в расстоянии между поршнем 21 и контрпоршнем 41 и, следовательно, в объеме варочной камеры, образованной между поршнем 21, контрпоршнем 41 и цилиндрической стенкой установочного места 19, внутри которого скользят вышеупомянутые элементы. В обоих положениях согласно фиг.9 и 10 варочная камера закрыта и внутри нее находится порция кофе С, сжатая в результате давления, оказываемого противоположными поверхностями поршня 21 и контрпоршня 41. Во всех угловых положениях в промежутке между положениями, представленными соответственно на фиг.9 и фиг.10, образована закрытая варочная камера с постепенно изменяемым объемом.
Согласно конечному угловому положению, занимаемому поворотным узлом 13, можно образовать варочную камеру с объемом, который изменяется между максимальной величиной (фиг.9) и минимальной величиной (фиг.10). В каждом из этих положений соответствующая стадия варки может происходить с введением воды под давлением из кипятильника и накапливанием по оси А-А приготавливаемого кофе. Благодаря определенной конфигурации варочного узла с кулачковыми профилями 25А, 25В, 45А, 45В давление, оказываемое сжатием кофе и водой, подаваемой в варочную камеру, на противоположные поверхности поршня 21 и контрпоршня 41, будет в значительной степени уравновешено силами реакции, которые будут созданы между пальцами 23, 43 и соответствующими кулачковыми профилями 25А, 25В и 45А, 45В, которые описаны выше. Следовательно, варка может происходить в любом из угловых положений, находящихся между положением согласно фиг.9 и положением согласно фиг.10, без принятия каких-либо конкретных мер для удерживания поворотного узла 13 заблокированным в определенном положении и, в частности, без давления внутри варочной камеры, создающего момент вращения на валу двигателя, который стремился бы изменить на обратное движение вращения самого двигателя и, следовательно, стремился бы привести поворотный узел 13 назад в начальное положение согласно фиг.7.
Как только стадия варки завершена, движение поворотного узла 13 будет изменено на обратное и сам узел будет переведен из положения варки в положение выгрузки для выгрузки использованного кофе СЕ, показанного на фиг.11. При этом палец 23 занимает положение, соответствующее концу 25Y двух канавок кулачковых профилей 25А, 25В, образованных канавками, и, следовательно, сам поршень занимает положение максимального подхода к входному отверстию установочного места 19. На практике передняя поверхность фильтра 31 расположена заподлицо с боковой цилиндрической поверхностью поворотного узла 13. Скребок, обеспеченный в этой зоне, может быть использован для соскребания использованного кофе с поверхности фильтра 31.
При обратном перемещении (вращении против часовой стрелки, если смотреть на фигуру) из положения варки к положению выгрузки согласно фиг.11 поворотный узел 13 через более короткие дополнительные части 53А, 53В приводит контрпоршень 41 назад в его положение покоя, что показано на фиг.11. Это будет обеспечено в результате осевого давления прямолинейных краев 57А, 57В на палец 43. Разная длина дополнительных частей 51А, 51В и 53А, 53В приводит к освобождению контрпоршня 41 посредством дополнительных частей 53А, 53В в положении покоя согласно фиг.11 и к его повторному захвату посредством более длинных дополнительных частей 51А. 51В при обратном перемещении из положения согласно фиг.7 к положению согласно фиг.8, 9 и 10.
Вариант осуществления конструкции согласно фиг.12-18
На фиг.12-18 представлен второй вариант осуществления конструкции варочного агрегата согласно изобретению. Варочный агрегат согласно фиг.12-18, вновь в целом обозначенный позицией 3, также может быть введен в машину для приготовления кофе такого типа, которая показана на фиг.1, или в другие машины, причем даже профессионального типа, либо даже в автоматическое раздаточное устройство или торговый автомат, либо во что-то подобное.
В этом варианте осуществления конструкции варочный агрегат 3 имеет пару неподвижных пластин 109А и 109В, соединенных друг с другом посредством поперечных элементов 111, так чтобы сформировать опорную конструкцию, которая может быть извлечена из машины для приготовления кофе. Между неподвижными пластинами 109А, 109В находятся поршень 113, установочное место 115, в котором скользит поршень 113 и внутри которой образована варочная камера, и контрпоршень 117. Эти три элемента (поршень 113, установочное место 115 и контрпоршень 117) совершают взаимное перемещение для выполнения цикла варки. Из последующего описания будет понятно, что в возможном варианте осуществления конструкции поршень 113 и установочное место 115 совершают движения вращения и поступательного перемещения, в то время как в одном из вариантов контрпоршень 17 выполняет только поступательное движение.
Перемещением трех элементов 113, 115, 117 управляют посредством кулачковых профилей. На неподвижных пластинах 109А, 109В обеспечена первая группа неподвижных кулачковых профилей. В этом варианте осуществления конструкции обе пластины 109А, 109В имеют кулачковые профили, при этом неподвижные кулачковые профили, обеспеченные на этих пластинах, являются зеркальным отражением друг друга. Следовательно, после того как будут описаны профили пластины 109В, будет понятно, что на пластине 109А находятся профили, являющиеся их зеркальным отражением. Точнее, группа неподвижных кулачковых профилей содержит первый кулачковый профиль 121 для управления перемещением поршня 113, второй неподвижный кулачковый профиль 123 для управления перемещением установочного места 115 и третий кулачковый профиль 125 для управления перемещением контрпоршня 117.
Неподвижные кулачковые профили показаны на виде спереди на фиг.12А, на которой одна из неподвижных пластин 109А, 109В представлена изолированной от других механических частей.
Внутри кулачкового профиля 121 скользит контактный элемент 113В, образованный поперечным пальцем, фактически ортогональным к оси В-В поршня 113 и варочной камеры. Следовательно, палец 113В ортогонален к штоку 113А поршня 113. Посредством создания двойного канала 121 на двух пластинах 109А, 109В пальцу 113В придают направление у обоих концов вдоль кулачков, образуемых канавками.
К установочному месту 115 прикреплены пальцы 115А, предпочтительно противоположные друг другу и соосные друг с другом, которые входят в зацепление с двумя кулачковыми профилями 123, предпочтительно одинаковыми и расположенными на двух неподвижных пластинах 109А, 109В.
Наконец, на контрпоршне 117 неподвижно закреплены противоположные и предпочтительно соосные пальцы или скользящие блоки 117А, которые входят в зацепление с кулачковыми профилями 125 двух неподвижных пластин 109А, 109В. Точнее, пальцы 117А устанавливают на U-образном кронштейне 117В, неподвижном по отношению к контрпоршню 117 и, возможно, формирующем единую с ним часть.
На наружной стороне неподвижных пластин 109А, 109В расположены два диска 131А, 131В, образующие кулачки, вращающиеся вокруг общей оси А-А, совпадающей с осью удерживания пластин 109А, 109В. В одном из вариантов осуществления конструкции каждый поворотный кулачок или диск 131А, 131В несет на себе группу поворотных кулачковых профилей, которые предпочтительно фактически представляют собой зеркальное отражение друг друга. Далее будут описаны кулачковые профили диска или кулачка 131В. Если обратиться конкретно к фиг.12В (на которой показан вид спереди одного из поворотных кулачков) и к фиг.13, то согласно им на диске или кулачке 131В расположены первый поворотный кулачковый профиль 133 для управления перемещением поршня 113, второй поворотный кулачковый профиль 135 для управления перемещением установочного места 115 и третий поворотный кулачковый профиль 137 для управления перемещением контрпоршня 117. Как уже было вполне понятно, в частности, из фиг.12, противоположные концы пальца 113В пересекают неподвижные пластины 109А, 109В, так чтобы войти в зацепление не только с двумя неподвижными кулачковыми профилями 121, но и с поворотными кулачковыми профилями 133. Практически то же самое можно отнести к двум противоположным пальцам 115А, неподвижным по отношению к установочному месту 115, которые выступают через кулачковые профили 123, обеспеченные на неподвижных пластинах 109А, 109В, и входят в зацепление с подвижными кулачковыми профилями 135, обеспеченными на поворотных кулачковых дисках 131А, 131В. Противоположные пальцы 117А, неподвижные по отношению к контрпоршню 117, пересекают канавки или кулачковые профили 125 пластин 109А, 109В и также входят в зацепление с кулачковыми профилями 137 поворотных кулачков 131А, 131В.
Каждый из элементов 113, 115 и 117 входит в зацепление главным образом посредством соответствующих пальцев, действующих в качестве контактных элементов, с двумя парами кулачковых профилей, при этом каждая пара содержит неподвижный профиль и профиль, вращающийся вокруг общей оси А-А. При этом взаимное вращение неподвижных пластин 109А, 109В и дисков или поворотных кулачков 131А, 131В обеспечивает управление поступательным и/или вращательным движением элементов 113, 115, 117, причем по законам движения, которые далее будут описаны более подробно со ссылкой на последовательность фиг.13-18.
Движение вращения кулачков 131А, 131В может быть обеспечено, например, посредством создания периметрического зубчатого зацепления (в целом обозначенного позицией 131D на фиг.13 для кулачка 131В), с которым входит в зацепление пара шестерен, приводимых в действие двигателем (одна из которых обозначена на фиг.13 позицией 132). Не исключено альтернативное решение, например, с осевой передачей движения.
В случае конфигурации согласно фиг.13 варочный агрегат 1 находится в первом положении, в котором кофе загружают в открытую варочную камеру, то есть в пространство, формируемое цилиндрической стенкой посадочного места 115 и концом, образуемым головкой поршня 113. Поршень 113 оснащен фильтром, подобным фильтру 31 поршня 21 варианта конструкции, показанного на фиг.1-11, и с ним связана подобная система для сбора и выпуска напитка (кофе), полученного посредством извлечения ароматических веществ из молотого кофе, загруженного в варочную камеру. Но вместо того, что показано в упомянутом варианте, с контрпоршнем 117 связана трубка для подачи горячей воды под давлением. Не исключена возможность изменения на обратную компоновки, касающейся подвода горячей воды и подачи кофе.
В положении согласно фиг.13 палец 113В, неподвижный по отношению к поршню 113, находится в зацеплении с кулачковым профилем или кулачком 121, образуемым канавкой, в месте, соответствующем криволинейному участку 121А самого профиля 121, которое находится на максимальном расстоянии по отношению к оси вращения А-А поворотных кулачков или дисков 131А, 131В. Посредством прохождения через толщину неподвижных пластин 109А, 109В палец 113В также входит в зацепление, как упомянуто выше, с кулачками, образуемыми канавками, или с кулачковыми профилями 133 в месте, соответствующем вершине 133А, находящейся между фактически радиальной прямолинейной частью 133В и фактически прямолинейной частью 133С, наклоненной по отношению к радиусу кулачкового профиля 133.
Пальцы 115А, неподвижные по отношению к установочному месту 115, входят в зацепление с криволинейной частью 123А соответствующих неподвижных кулачковых профилей или кулачков 123, образованных канавками, в месте, соответствующем изгибу или вершине 135А поворотных кулачковых профилей или кулачков 135, образованных канавками.
Наконец, пальцы 117А, неподвижные по отношению к контрпоршню 117, входят в зацепление с прямолинейным радиальным кулачком, образуемым канавкой, или с кулачковым профилем 125 в промежуточной точке кулачкового профиля или кулачка 137, образованного канавкой, который фактически имеет форму части спирали вокруг оси вращения А-А кулачков 131А, 131В.
На фиг.14 представлено угловое положение, достигаемое варочным агрегатом 1 после первого поворота (в направлении против часовой стрелки, если смотреть на фигуру) к положению для варки. При этой конфигурации ось В-В варочной камеры совпадает с осью контрпоршня 117, и последний может быть вставлен в установочное место 115. Угловое смещение из положения согласно фиг.13 в положение согласно фиг.14 обеспечивают посредством приведения во вращение через диски или поворотные кулачки 131А, 131В пальцев 113В и 115А, неподвижных по отношению к поршню 113 и к установочному месту 115, посредством зацепления пальцев с кулачковыми профилями 133 (для поршня 113) и 135 (для установочного места 115). Из положения согласно фиг.13 в положение согласно фиг.14 палец 113В будет смещен посредством кулачкового профиля 133 по пути 121А кулачкового профиля 121, фактически концентричного с осью А-А, так что сам поршень по существу совершает простое вращательное движение. Подобным же образом, пальцы 115А отслеживают фактически круглый участок, концентричный с осью А-А кулачкового профиля 123. Следовательно, на этой стадии установочная полость 115 также фактически совершает движение вращения без поступательного движения вокруг оси А-А.
Проходя из положения согласно фиг.14 в положение согласно фиг.15, поворотные кулачки или кулачковые диски 131А, 131В совершают дополнительное вращение вокруг оси А-А, что посредством поворотных кулачковых профилей 133, 135 и 137 вызывает поступательное движение по отношению друг к другу и к неподвижным пластинам 109А, 109В трех элементов: поршня 113, установочного места или варочной камеры 115 и контрпоршня 117.
Из сравнения фиг.14 и 15 можно заметить, что, в частности, поршень совершает поступательное движение так, что палец 113В будет смещен вдоль радиальной прямолинейной части 121В неподвижного кулачкового профиля 121, при этом движение будет вызвано осевой силой, оказываемой на палец частью 133С поворотного кулачкового профиля 133. Пара пальцев 115А, неподвижная по отношению к установочному месту 115, перемещается вдоль фактически радиальной прямолинейной части 123В неподвижного кулачкового профиля или кулачка 123, образованного канавкой, в результате осевой силы на пальцы 115А, создаваемой посредством кулачкового профиля или поворотного кулачка 135, образованного канавкой, а точнее, в результате осевого усилия, оказываемого криволинейной частью 135В этого профиля. Радиальное движение к оси вращения А-А кулачков или дисков 131А, 131В контрпоршня 117 вдоль прямолинейного кулачкового профиля 125 обеспечивают в результате осевого усилия, создаваемого посредством спиралеобразного поворотного кулачкового профиля 137.
Конфигурация согласно фиг.15 такова, что контрпоршень 117 введен в установочное место 115 на величину, достаточную для закрывания посредством соответствующих уплотнений варочной камеры, границы которой определены между противоположными передними поверхностями контрпоршня 117 и поршня 113, а также боковой цилиндрической поверхностью установочного места 115. В этом положении в дальнейшем можно выполнять варку. Это положение, в котором варочная камера имеет максимальный возможный объем. На последующих фиг.16 и 17 показаны два дополнительных взаимных положения элементов 113, 115, 117, обеспеченных посредством дальнейшего взаимного поступательного перемещения этих компонентов. Поступательные перемещения компонентов 113, 115, 117 вновь выполняют в результате осевого воздействия поворотных кулачковых профилей или кулачков 133, 135 и 137, образованных канавками, на пальцы 113В, 115А и 117А, которым придают направление вдоль неподвижных кулачковых профилей или кулачков 121, 123 и 125, образованных канавками.
Точнее, конфигурация согласно фиг.16 получена посредством поступательного перемещения вдоль общей оси В-В как контрпоршня 117, так и поршня 113 при взаимном приближении соответствующих передних поверхностей, в то время как установочное место 115 остается в неподвижном положении, которое соответствует концу прямолинейной части 123В кулачкового профиля 123. Это положение будет сохранено благодаря тому, что часть 135В поворотного кулачкового профиля 135 фактически концентрична по отношению к оси вращения А-А. От фиг.16 до фиг.17 происходит дальнейшее перемещение с подходом друг к другу контрпоршня 117 и поршня 113, причем вновь в результате поступательного движения обоих этих элементов относительно неподвижных пластин 109А, 109В с управлением посредством выполнения вращательного движения в направлении по часовой стрелке (если смотреть на фигуру) поворотных кулачков 131А, 131В.
Из этого следует, что и в этом случае варочный агрегат имеет большое количество возможных варочных положений: в положении согласно фиг.15 получают варочную камеру с максимальным объемом; в положении согласно фиг.16 варочная камера имеет промежуточный размер; согласно фиг.17 варочная камера имеет минимальный размер. Последнее может быть использовано, например, для приготовления одной порции кофе эспрессо, в то время как положение согласно фиг.16 может быть использовано, например, для одновременной подачи двух кофе эспрессо при выполнении одной варочной операции. Положение согласно фиг.15 может быть использовано для приготовления свежезаваренного кофе. Во всех случаях количество дозируемого кофе внутри варочной камеры можно регулировать известным самим по себе способом.
Следует заметить, что различными положениями варочного агрегата, соответствующими разным объемам варочной камеры, точно управляют посредством конфигурации кулачков и угла поворота поворотных кулачков, при этом посредством разных угловых положений поворотных кулачков 131А, 131В образуют разные варочные объемы. Таким же способом в ранее описанном варианте конструкции (фиг.1-11) объемом варочной камеры можно точно управлять посредством углового положения поворотного узла 13 благодаря конфигурации кулачков 45А, 45В; 25А, 25В.
Во всех положениях значительную долю сил реакции на поршне 113 и контрпоршне 117, необходимых для сопротивления внутреннему давлению варочной камеры, подводят посредством кулачковых профилей, которые, следовательно, передают напряжения непосредственно на неподвижную конструкцию 109А, 109В, значительно уменьшая при этом напряжения кручения на валу двигателя, который передает движение поворотным кулачкам 131А, 131В.
Как только варка выполнена в том или ином из возможных промежуточных положений, начиная с положения согласно фиг.15 и вплоть до положения согласно фиг.17, варочный агрегат выгружает использованный кофе из варочной камеры. Эта стадия выгрузки предполагает изменение на обратное движение вращения кулачков 131А, 131В, пока поршень 113 не будет приведен в установочное место 115, а контрпоршень 117 не будет расположен согласно фиг.18. Это угловое положение будет достигнуто посредством прохождения через положение выгрузки кофе (фиг.13).
Конфигурация неподвижных и подвижных кулачковых профилей такова, чтобы вызвать обратным движением вращения смещение контрпоршня 117 посредством поступательного движения в положение максимального расстояния от оси вращения А-А, а также угла поворота установочного места 115 и поршня 113 из положения согласно фиг.17 в положение согласно фиг.18 с поворотом оси В-В на угол α и поступательным движением как установочного места 115, так и поршня 113 вдоль оси В-В таким образом, что поршень 113 будет расположен так, что его головка будет находиться заподлицо с установочным местом 115 или будет незначительно выступать от нее, чтобы вытолкнуть наружу от установочного места использованный картридж со сжатым молотым кофе. В зоне выгрузки может быть обеспечен скребок для облегчения отделения кофе от передней поверхности поршня 113.
Из сравнения фиг.13 и 18, в частности, можно заметить, что в положении выгрузки установочное место 115 будет подвергнуто отклонению или повороту приблизительно на 80° по отношению к вертикали и поступательному перемещению, которое вызывает ее смещение, при этом поршень будет подвергнут подобному повороту приблизительно на 80° по отношению к вертикальному положению согласно фиг.13 и будет продвинут посредством поступательного перемещения на величину, фактически соответствующую осевой протяженности установочного места 115. Обратное движение приблизительно на 80° из положения согласно фиг.18 приводит варочный агрегат назад в положение согласно фиг.13, готовое для выполнения нового варочного цикла.
Вариант осуществления конструкции согласно фиг.19-39
На фиг.19-39 представлен вариант осуществления конструкции, подобный варианту согласно фиг.12-18, с некоторыми конструктивными изменениями, которые далее будут описаны более подробно. Детали, которые аналогичны или эквивалентны деталям согласно фиг.12-18, обозначены аналогичными позициями.
Во-первых, можно заметить, что в варианте осуществления конструкции, показанном на фиг.19-39, неподвижные пластины 109А, 109В, в которых обеспечены неподвижные кулачковые профили 121, 123 и 125, расположены с наружной стороны, в то время как подвижные кулачки 131А, 131В расположены с внутренней стороны неподвижных пластин.
Вместо шестерен, входящих в зацепление с шестернями, обеспеченными на самих кулачках, движение к поворотным кулачкам 131А, 131В передают посредством шестиугольных валов 134 (фиг.28 и 29), неподвижных по отношению к одному из двух кулачков 131А, 131В, при этом другой из кулачков 131А, 131В (фиг.26 и 27) ограничен по отношению к первому кулачку посредством поперечных элементов 136 и имеет ступицу 132, которая образует соединение и опору с соответствующей неподвижной пластиной. Шестиугольный вал 134 соединен с валом электродвигателя (не показан), формирующего часть машины, в которую вставлен узел. Будет понятно, что механическое соединение между варочным агрегатом и двигателем может принимать различные формы, например профиль, образованный канавкой, или что-то другое.
Конфигурации кулачковых профилей фактически подобны (см., в частности, фиг.23-29) кулачковым профилям предыдущего варианта конструкции и обозначены теми же самыми позициями. С другой стороны, что касается, в частности, кулачкового профиля 137, то можно заметить, что он представляет собой двойной профиль (см., в частности, местное поперечное сечение согласно фиг.20А), то есть каждый кулачок 131А, 131В имеет двойную канавку 137, с которой входит в зацепление соответствующий двойной контактный элемент, ограниченный контрпоршнем 117. При этом сопротивление кулачка напряжениям, которые будут переданы к нему в результате давления, создаваемого в камере в течение варки, увеличивается.
Кроме того, часть 135В кулачка 135 не концентрична с осью вращения А-А кулачков, так что при движении закрывания варочной камеры после зацепления контрпоршня и установочного места 115 друг с другом, когда кулачки 131А, 131В совершают поворот, установочное место 115 будет смещено вдоль оси А-А поршня и контрпоршня.
Неподвижный кулачок 125 для контрпоршня 117 больше и зацеплен не пальцем, неподвижным по отношению к контрпоршню 117, а непосредственно кронштейном 117В, который в этом случае не имеет пальцев 117А. В этом варианте конструкции для зацепления кронштейна 117В контрпоршня 117 с кулачками 137 с двойной канавкой предусмотрен колебательный контактный элемент 117С (фиг.20, 20А) для каждой двойной канавки 137. Колебательный контактный элемент 117С имеет две противоположных дополнительных части 117D, которые по одной входят в зацепление с каждой из двух канавок соответствующего кулачка 137.
Кроме того, варочный агрегат согласно фиг.19-39 содержит механизм для содействия выгрузке использованного продукта (таблетки молотого кофе) после варки. Этот механизм содержит колебательную поверхность 161, шарнирно прикрепленную посредством двух колебательных рычагов 163 к двум неподвижным пластинам 109А, 109В. Колебанием поверхности 161 управляют посредством соединительной тяги-поперечины 165, шарнирно прикрепленной с одного конца к одному из двух колебательных рычагов 163 посредством прорези 163А и пальца 165А. На противоположном конце соединительная тяга-поперечина 165 имеет палец 165В, который входит в зацепление с кулачковым профилем 167. Неподвижная пластина 109А имеет прямолинейную канавку 168 (фиг.23), в которой соединительную тягу-поперечину 165 направляют при ее движении, управляемом кулачком 167.
Как можно заметить из перемещения варочного агрегата, которое показано на фиг.19-22 и 30, 33, 35, кулачок 167 управляет колебательным движением поверхности 161 таким образом, что таблетка кофе (РС на фиг.35) либо другой израсходованный продукт, который выходит из варочной камеры в конце цикла, будет выгружен в непоказанный контейнер, установленный на расстоянии от варочного агрегата.
Механизм, описанный выше и предназначенный для выгрузки использованных таблеток, может быть применен и в ранее описанных вариантах осуществления конструкции.
На фиг.30-35 подробно представлена цепь для подачи горячей воды к варочному агрегату и для подачи кофе из варочной камеры, а также представлена ее работа в течение варочного цикла. Эта цепь может быть использована и в ранее описанных вариантах осуществления конструкции.
В частности, с контрпоршнем 117 связан клапан для регулирования противодавления, обозначенный позицией 169 и установленный на трубе 171 для выпуска кофе, который сообщен с камерой, расположенной позади фильтра 172, изготовленного, например, из перфорированной металлической пластины, который препятствует выходу твердого продукта (например, молотого кофе) из варочной камеры в течение цикла варки. Клапан 169 регулирования противодавления, например, может быть сконструирован так, как описано в документе США US В 6382083.
Неподвижным по отношению к контрпоршню 117 выполнено соединение 173 для подачи горячей воды, поступающей из кипятильника (не показан, но представляет собой кипятильник известного типа). Позицией 173А обозначен один конец соединителя 173, к которому подсоединена питающая труба, идущая от кипятильника. Неподвижной по отношению к установочной полости 115 является первая часть 175А телескопической трубы, вторая часть которой, обозначенная позицией 175В, неподвижна по отношению к поршню 113. Две части 175А, 175В телескопической трубы всегда соединены друг с другом (см., в частности, фиг.34), при этом часть 175В скользит внутри части 175А, отслеживая движение поршня 113 в установочном месте 115. Вместо этого соединитель 173 может быть зацеплен и расцеплен по отношению к части 175А в зависимости от относительного положения контрпоршня 117 и установочного места 115. Когда соединитель 173 зацеплен в части 175А телескопической трубы 175А, 175В (фиг.34), будет образован непрерывный канал для горячей воды от соединения 173А к донной части штока или стержня 113В поршня 113. Шток по центру выполнен полым, чтобы обеспечить проход горячей воды вдоль штока до варочной камеры. Это положение будет получено, когда детали 113, 115 и 117, которые формируют варочную камеру, будут выровнены в осевом направлении и будут зацеплены друг с другом. В том положении, в котором происходит загрузка продукта в варочную камеру (фиг.30-32), и в положении, в котором происходит выгрузка использованного продукта (фиг.35), вместо того, что указано, соединитель 173 будет расцеплен с телескопической трубой 173А, 173В.
В некоторых вариантах осуществления изобретения поршень 113 может иметь конфигурацию такого типа, которая, в частности, показана на фиг.36-39. Он имеет перфорированную крышку 201, неподвижную по отношению к штоку 203, который скользит в осевом посадочном месте 205, выполненном в корпусе поршня 113 и стержня или штока 113А. Крышка 201 перфорирована в месте, обозначенном позицией 201А, для возможности прохождения горячей воды под давлением, поступающей из телескопической трубы 175А, 175В, и для распределения воды в молотом кофе (или другом продукте для приготовления напитка), сжатом внутри варочной камеры, образованной между поршнем 113, контрпоршнем 117 и установочным местом 115. На конце, противоположном крышке 201, шток 203 имеет кольцевое уплотнение 207, например О-образное кольцо, которое создает уплотнение на посадочном месте 205, обеспечивающем скольжение.
Обеспечивающее скольжение посадочное место 205 сообщено с телескопической трубой 175А, 175В через отверстие 209, образованное в штоке 113А поршня 113.
Крышка 201 упруго нагружена упругим элементом, например работающей на сжатие винтовой пружиной 202, к положению, заданному на расстоянии от корпуса поршня 113. Корпус поршня 113 обеспечен кромочным уплотнением 204, которое создает уплотнение на внутренней цилиндрической поверхности установочного места 115, в котором скользит поршень. Когда варочная камера закрыта с находящимся внутри нее молотым кофе, относительное движение поршня 113 и контрпоршня 117 приводит к сжатию пружины 202 и, следовательно, крышка 201 будет опираться на переднюю часть корпуса поршня 113, в то время как уплотнение 207 перемещается под отверстие 209, которое для прохождения текучей среды соединено с телескопической трубой 175А, 175В. В этом случае когда уплотнение 207 находится под отверстием 209, последнее будет сообщено с пространством, имеющим круглое поперечное сечение, между посадочным местом 205 для осевого скольжения и штоком 203 крышки 201. Это посадочное место фактически имеет диаметр, который больше диаметра штока 203, причем последний направляют через верхнюю втулку 210 и донную часть посадочного места 205 для скольжения, которое имеет поперечное сечение с меньшим диаметром, так чтобы обеспечить возможность уплотнения с помощью О-образного кольца 207.
При этом воду подают посредством соединителя 173 через телескопическую трубу 175А, 175В и вдоль кольцевого пространства между посадочным местом 205 для осевого скольжения и штоком 203, и она доходит до пространства позади крышки 201. Через отверстия 201А крышки 201 вода достигает варочной камеры и проходит через молотый кофе, сжатый в варочной камере.
Как только приготовление напитка завершено, при открытии варочной камеры крышка 201, толкаемая спиральной пружиной или другим эквивалентным ей упругим элементом 202, будет смещена в сторону от корпуса поршня 113. При этом кольцевое уплотнение 207 будет смещено выше отверстия 209 и обеспечивает соединение отверстия 209 (и, следовательно, телескопической трубы 175А, 175В и кипятильника) с полым пространством 211А, обеспеченным в нижней части штока 113А поршня 113. Полое пространство 211А соединено с внешней средой через два выпускных отверстия 211В. Остальная вода в подающей трубе между кипятильником и отверстием 209 будет таким путем выпущена наружу, причем увеличение объема варочной камеры вследствие относительного движения поршня 113, установочного места 115 и контрпоршня 117 перед открыванием варочной камеры не вызывает всасывающего действия внутри гидравлической цепи. Давление внутри варочной камеры достигает атмосферного давления благодаря соединению, обеспечиваемому через посадочное место 205, отверстие 209, пространство 211А и отверстия 211В. Уплотнение 207 фактически (когда работающая на сжатие пружина 202 не сжата) находится в положении посадочного места 205, в котором последнее имеет диаметр, больший диаметра уплотнения 207.
В случае описанного выше механизма можно обеспечить соединение варочной камеры с кипятильником благодаря давлению, оказываемому сжатым молотым кофе на крышку 201, при этом давление преодолевает силы упругости пружины 202 и, следовательно, приводит к смещению уплотнения 207 под отверстие 209. В то же время тот факт, что при открытии варочной камеры давление будет сброшено, обеспечивает возможность выгрузки остаточной воды в гидравлической трубе между поршнем 113 и кипятильником. При отсутствии других устройств разработанная система не позволит выполнить цикл промывки и/или нагревания в варочной камере в случае отсутствия кофе, поскольку под действием осевой силы пружины 202 крышка 201 будет оставаться приподнятой относительно корпуса поршня 113 даже при закрытой варочной камере и, следовательно, уплотнение 207 не будет закрывать проход между отверстием 209 и нижележащим полым пространством 211, сообщающимся с внешней средой через отверстия 211В.
Чтобы также обеспечить возможность выполнения операций промывки и нагревания или, в любом случае, обеспечить возможность течения воды через варочную камеру при отсутствии молотого кофе, в некоторых вариантах осуществления конструкции согласно изобретению с поршнем 113 связаны два ползуна 213 (см., в частности, фиг.38, 39), заключенные внутри посадочных мест 215 для скольжения, поперечных по отношению к посадочному месту 205 для осевого скольжения, и обеспеченные в донной части корпуса или штока поршня 113. Посадочные места 215 для скольжения соединены в передней части с полым пространством 211А, причем отверстия 211В пересекают эти посадочные места. Ползуны 213 обеспечены кольцевыми уплотнениями 217, установленными вблизи от концов ползунов 213, обращенных к пространству 211А. Кольцевые уплотнения 217 установлены таким образом, что в зависимости от осевого положения, занимаемого ползунами 213 в соответствующих поперечных посадочных местах 215 для скольжения, они открывают или закрывают соединение между полым пространством 211А и отверстиями 211В. На фиг.38 ползуны 213 поджаты наружу посредством соответствующих пружин 219 и находятся в таком положении, что уплотнения 217 не закрывают канал между полым пространством 211А и разгрузочными или выпускными отверстиями 211В. На фиг.39, вместо указанного, ползуны 213 поджаты в осевом направлении внутри посадочных мест 215 для скольжения, при этом уплотнения 217 закрывают канал между полым пространством 211А и выпускными или разгрузочными отверстиями 211В.
Для управления движением скольжения ползунов 213 они выполнены с наружными концами 213А, на которые воздействуют передние кулачковые профили (для простоты иллюстрации в целом обозначенные позицией 214 только на фиг.38 и 39), неподвижные по отношению к поворотным кулачкам 131А, 131В, для поджатия ползунов внутри их посадочных мест. Обратное движение будет выполнено посредством спиральных пружин 219. Кулачковые профили для управления перемещением ползунов 213 расположены на кулачках 131А, 131В таким образом, что ползуны 213 находятся в закрытом положении (в котором они прерывают соединение к выпускным отверстиям 211В), когда варочная камера закрыта и при любом положении закрывания камеры, а также любом состоянии камеры (заполненном или опорожненном).
Таким образом, становится возможным создание циркуляции горячей воды через варочную камеру даже без наличия в ней молотого кофе. Вместо указанного, когда варочная камера не находится в закрытом положении, отверстия 211В соединены с трубой для подачи воды и обеспечивают возможность вытекания из цепи остающейся воды.
Вариант осуществления конструкции согласно фиг.40-45
На фиг.40-45 представлены поперечные сечения еще одного варианта осуществления конструкции варочного агрегата, подобного предыдущему варианту согласно фиг.19. Аналогичные или соответствующие детали обозначены аналогичными позициями и здесь подробно не описаны. Вариант согласно фиг.40-45 отличается от предыдущего варианта согласно фиг.19 в двух отношениях.
Согласно первому аспекту варочный агрегат, показанный на фиг.40-45, обеспечен дополнительным рабочим положением, наилучшим образом показанным на фиг.41 и 42. Это дополнительное рабочее положение является промежуточным между положением для загрузки кофе, показанным на фиг.40, и положением для варки, показанным на фиг.43. В промежуточном положении уплотнение 204, окружающее корпус поршня 113, находится на расстоянии от установочного места 115, так что будет создано круглое отверстие между поршнем 113 и установочным местом 115. Если горячую воду подают к варочной камере в этом положении, то кофейный порошок, находящийся в варочной камере, создает противодавление, препятствующее потоку воды. Вследствие этого вода течет через кольцевое отверстие, окружающее поршень 113, и поэтому нагревает весь водяной канал от нагревателя воды до донной части варочной камеры.
Как только будет подано достаточное количество горячей воды для нагревания варочного агрегата, последний занимает одно из положений для подачи кофе, показанных на фиг.43, 44, 45. Теперь непрерывный поток воды проходит через сжатый кофейный порошок, находящийся в варочной камере, и создает напиток из кофейного порошка. Три положения, показанных на фиг.43, 44 и 45, соответствуют трем разным условиям подачи: согласно фиг.43 получают обычный кофе (так называемый процеженный кофе или «американский кофе») при довольно низком давлении воды и незначительно сжатом кофейном порошке; положение согласно фиг.44 - это такое положение, при котором получают два эспрессо (двойной эспрессо) в течение одного и того же варочного цикла; наконец, на фиг.45 показано положение, занимаемое варочным агрегатом для получения одного эспрессо.
Как упомянуто ранее, на выпускном отверстии может быть установлен регулируемый клапан противодавления, который соединен с варочной камерой, чтобы сохранить желаемое давление в варочной камере. В варианте конструкции согласно фиг.40-45 создана компоновка со сдвоенным отверстием для оптимального управления давлением. Такая компоновка со сдвоенным отверстием, которая будет описана ниже, также может быть использована в любом из ранее описанных вариантов конструкции. Чтобы показать компоновку с двойным отверстием, поперечное сечение согласно фиг.42 взято в месте, несколько отличающемся от поперечного сечения согласно остальным фиг.40, 41, 43, 44, 45. Последние фигуры показывают первое выпускное отверстие для напитка, созданное в корпусе контрпоршня 117, причем это отверстие образуют посредством канала 301. Канал 301 имеет первую часть с большим диаметром и вторую часть с меньшим диаметром, причем две этих части соединяют друг с другом в переходной зоне 301А. Труба 303, неподвижно удерживаемая по отношению к конструкции 109А, 109В, телескопически расположена в канале 301, так что когда контрпоршень 117 перемещается по отношению к конструкции 109А, 109В, труба 303 и канал 301 скользят относительно друг друга. Канал 303 обеспечен первым кольцевым уплотнением 305 и вторым кольцевым уплотнением 307, расположенными соответственно вблизи от дальнего конца и в промежуточном месте трубы 303. Дальний конец трубы 303 закрыт у переднего конца и выполнен с радиальным отверстием 309, причем это отверстие расположено позади уплотнения 305.
Таким образом, труба 303 может обеспечить сообщение внутренней части варочной камеры с каналом 311 для выпуска кофе, расположенным на верхней части конструкции 109А, 109В. Когда варочный агрегат занимает положение согласно фиг.43, отверстия 309 расположены между варочной камерой и переходной зоной 303А канала 303, так что кофейный напиток, полученный в варочной камере, может течь через отверстия 309 в канал 303 и оттуда в выпускной канал 311. Поперечное сечение для потока таково, что на выходе из варочной камеры фактически будет обеспечено нулевое избыточное давление.
Второе отверстие для подачи напитка создано в корпусе контрпоршня 117 и обозначено позицией 315 на фиг.42. Второе отверстие 315 образовано посредством канала, в котором телескопически расположена трубка 317. Подобно трубке 303, трубку 317 как единое целое удерживают посредством конструкции 109А, 109В. Устройство из канала 315 и трубки 317 соединяет внутреннюю часть варочной камеры с клапаном 319 контрпоршня. Этот клапан можно регулировать и он может быть сконструирован так, как описано в патенте США №6382083, содержание которого введено сюда посредством ссылки на него.
Когда варочную камеру закрывают в положении, показанном на фиг.43, кофе течет по каналу 301, 303, который создает меньшее сопротивление потоку. Если, напротив, варочную камеру закрывают в положении, показанном на фиг.44 или 45, поток через каналы 301, 303 будет предотвращен, поскольку отверстия 309 расположены за уплотнением 305 и последнее перекрывает более узкую часть канала 301. Следовательно, под действием осевого давления, создаваемого насосом машины, служащим для подачи воды, кофе будет принудительно подан через отверстие 315, трубку 317 и клапан 319 противодавления.
Таким образом, в зависимости от положения, занимаемого варочной камерой, будут созданы разные условия противодавления, при этом будет выполнена варка с получением разного качества.
Далее будет описан клапан регулирования противодавления согласно фиг.46А-46D.
На фиг.46А-46D показан новый клапан противодавления для варочного агрегата согласно изобретению. Клапан показан изолированным, но должно быть понятно, что клапан может быть расположен на выпускном канале, через который осуществляют подачу кофейного напитка, приготовленного в варочной камере варочного агрегата. Этот клапан может быть расположен, например, на трубе 171 для выпуска кофе (фиг.30).
Клапан 400 противодавления выполнен с каналом 401 для подачи кофе, который сообщен с варочной камерой, при этом его несет на себе контрпоршень варочного агрегата, например контрпоршень 117. Канал 401 может телескопически скользить внутри трубы для выпуска кофе, например трубы 171, так что контрпоршень 117 может перемещаться по отношению к опорной конструкции, на которой удерживают клапан 400 противодавления.
Клапан противодавления 400 включает в себя наружный корпус 403. Согласно некоторым вариантам осуществления конструкции в конструктивных целях наружный корпус 403 состоит из двух частей 403А, 403В. В корпусе 403 с возможностью скольжения расположен ползун 405. Ползун 405 может скользить согласно двойной стрелке f405, чтобы избирательно занимать одно из нескольких рабочих положений, которые описаны далее. В некоторых вариантах осуществления конструкции ползун 405 имеет конец 405А с резьбовой нарезкой, с которым может входить в зацепление ручной исполнительный элемент или серводвигатель либо что-то подобное (не показано) для управления движением скольжения ползуна и точного расположения ползуна в избранном одном из большого количества положений в корпусе 403.
Вдоль своей боковой стенки корпус 403 имеет отверстие 407 для подвода кофе, сообщающееся с каналом 401, отверстие 409 для выпуска кофе, сообщающееся с наконечником или носиком, из которого осуществляют розлив кофе, и отверстие 411 для сброса давления. Кроме того, в передней части обеспечено переднее отверстие 412 для впуска воздуха. Внутренний диаметр части 403А корпуса 403 изменяется ступенчато, причем с большим диаметром на том участке, где расположено разгрузочное отверстие 411, с промежуточным диаметром там, где находится впускное отверстие 407 для кофе, и с меньшим диаметром в самой передней зоне.
Ползун 405 имеет осевую полость 413, заканчивающуюся передним отверстием 413А и сообщающуюся с двумя группами радиальных отверстий 415, 417, отстоящих друг от друга в продольном направлении. На наружной поверхности ползуна расположены уплотнительные кольца 419, 421, 423, действующие соответственно трем частям изменяемого диаметра корпусной части 403А. Переднее отверстие 413А ползуна 405 закрыто затвором или закрывающим элементом 427, упруго прижатым к ползуну 405 посредством работающей на сжатие пружины 429. Пружину 429 удерживают между затвором 427 и передним скользящим пальцем 431, оснащенным уплотняющим кольцом 433, которое закрывает переднее отверстие 412 для впуска воздуха. Палец 431 оснащен упорным кольцом 431А и конечной частью, выступающей из корпуса 403, которой придана такая конфигурация, чтобы создавать направляющее действие в отверстии 412 для впуска воздуха, но обеспечивать возможность входа воздуха, когда палец 431 перемещен влево (на фигуре), чтобы сообщить внутреннюю часть корпуса 403 и ползуна 405 с окружающей средой в разъясненных далее целях.
Описанный клапан 400 действует следующим образом. На фиг.46А ползун 405 расположен в самом правом положении (если обратиться к фигурам), то есть с пружиной 429, находящейся в положении максимального сжатия. Уплотняющее кольцо 423 перемещено за участок корпусной части 403, имеющий промежуточный внутренний диаметр, при этом радиальные отверстия 417 сообщены (через полость корпусной части 403В) с отверстием 409 для выпуска кофе. Впускное отверстие 401 для кофе сообщено через радиальные отверстия 415 с внутренней осевой полостью 413 ползуна 405. Таким образом, кофе может течь из впускного отверстия 401 к выпускному отверстию 409. При этом давление в канале 401 фактически равно давлению окружающей среды (то есть варка происходит при фактически нулевом противодавлении). Поток кофе через разгрузочное отверстие 411 будет предотвращен посредством уплотняющего кольца 421, при этом пружина 429 сохраняет как переднее отверстие 413А, так и отверстие 412 для впуска воздуха в закрытом положении.
Согласно фиг.46В ползун 405 незначительно перемещен влево (если смотреть на фигуру), так что радиальные отверстия 415 и 417 сообщены с каналом 401 и с внутренней полостью 413 ползуна 405. Пружина 429 сжата несколько меньше, чем на фиг.46А. Вода течет через варочную камеру и, следовательно, сваренный кофе течет через канал 401, радиальные отверстия 415, 417, осевую полость 413 и выпускное отверстие 409, когда противодавление на выходе варочной камеры, то есть в канале 401, достигает значения, определяемого силой, создаваемой пружиной 429, то есть когда давление создает на затворе 427 силу, большую силы, создаваемой пружиной 429.
Согласно фиг.46С ползун 405 вновь незначительно перемещен влево (если смотреть на фигуру) по отношению к фиг.46В, так что пружина 429 сжата в меньшей степени и, следовательно, противодавление, при котором кофе течет через канал 401, меньше, чем на фиг.46В (но больше, чем на фиг.46А, где противодавление не требуется). На обеих из фиг.46В и 46С разгрузочный канал 411 и отверстие 412 для впуска воздуха закрыты.
Таким образом, положение согласно фиг.46А - это такое положение, в котором варят обычный кофе фактически при отсутствии противодавления, так что будет получен менее крепкий напиток без «шапки». Более крепкий или менее крепкий кофе эспрессо получают с помощью клапана 400, отрегулированного на положение согласно фигурам соответственно 46В и 46С.
Положение ползуна 405 может быть выбрано пользователем вручную или автоматически. В некоторых вариантах осуществления конструкции это может быть выполнено посредством винтового механизма или чего-то подобного. В некоторых предпочтительных вариантах выбор противодавления может быть обеспечен с помощью сервомеханизма по команде пользователя через приемлемый для пользователя интерфейс, например сенсорный экран, одну или более кнопки либо что-то подобное. Предпочтительно, чтобы положение клапана 400 противодавления могло быть соотнесено с объемом варочной камеры, так чтобы наиболее подходящий объем варочной камеры был выбран для каждого противодавления, заданного пользователем посредством клапана 400.
В конце варочного цикла независимо от того, какое положение было занято ползуном 405 клапана 400, ползун будет перемещен в положение согласно фиг.46D, то есть будет полностью перемещен в левую сторону (на фигуре). В этом положении отверстие 412 для входа воздуха будет открыто и будет создан канал для воздушного потока через внутреннюю часть корпусной части 403В, осевую полость 413 ползуна 405, радиальное отверстие 415 и разгрузочное отверстие 411. При этом давление внутри варочной камеры будет сброшено и воздух поступит в гидравлическую цепь варочного агрегата, обеспечивая открытие варочной камеры.
Вариант осуществления конструкции согласно фиг.47-50
На фиг.47-50 представлен еще один вариант осуществления конструкции варочного агрегата согласно изобретению. Этот вариант подобен варианту, показанному на фиг.19-35, но неподвижные кулачковые профили сформированы иначе для обеспечения несколько иной последовательности, касающейся перемещения варочного агрегата. Основное различие заключается в том, что в варианте согласно фиг.47-50 положение, в котором использованный кофейный порошок выгружают из варочной камеры, находится с противоположной стороны от положения выгрузки в ранее описанных вариантах осуществления конструкции (фиг.19-35) по отношению к положению для загрузки кофе.
Поскольку варочный агрегат согласно фиг.47-50 во многих отношениях фактически подобен предыдущим вариантам, далее в основном будут описаны отличительные признаки, составляющие различие с предыдущими вариантами, при этом отличительные признаки, которые подобны, идентичны или эквивалентны отличительным признакам предыдущих вариантов, более подробно описаны не будут. Далее следует заметить, что варочный агрегат согласно фиг.47-50 может быть оснащен любым из ранее описанных клапанов регулирования противодавления.
В варианте осуществления конструкции согласно фиг.47-50 варочный агрегат вновь состоит из пары неподвижных пластин, на которых обеспечены неподвижные кулачковые профили, при этом каждая неподвижная пластина объединена с поворотным кулачком, на котором расположены кулачковые профили. На фиг.47 показан вид спереди одной из неподвижных пластин, обозначенной позицией 500. Противоположная неподвижная пластина фактически симметрична, по меньшей мере, в отношении описанных далее кулачковых профилей.
Неподвижная пластина обеспечена тремя неподвижными кулачковыми профилями 501, 503 и 505, в значительной степени выполняющими ту же самую функцию, что и неподвижные кулачки 121, 123 и 125 согласно фиг.19-35. Точнее, кулачковый профиль 501 управляет движением поршня варочной камеры, кулачковый профиль 503 управляет движением установочного места, в котором скользит поршень варочной камеры, и кулачковый профиль 505 управляет движением контрпоршня. Однако в этом варианте кулачковые профили 501 и 503 сформированы главным образом как замкнутые каналы, то есть бесконечные кривые, в которых скользят соответствующие толкатели или пальцы.
Кроме того, каждый из кулачковых профилей 501 и 503 имеет пружинные выступы, которые выступают внутри каналов, чтобы предотвратить некоторые перемещения толкателей или пальцев, которые неразрывны с поршнем и установочным местом варочной камеры. Точнее, кулачковый профиль 501 имеет первый выступ в форме пластинчатой пружины 501А со свободным концом 501В, выступающим внутрь канала, образующего кулачковый профиль 501. Форма упругого или пружинного выступа 501А наилучшим образом показана на поперечном сечении согласно фиг.47А. Далее будет более четко разъяснено, что упругий выступ 501А ограничивает движение пальца, который управляет движением поршня. Второй упругий выступ в форме пластинчатой пружины 501С расположен вдоль центральной части 501D канала кулачкового профиля 501. Выступ 501С имеет свободный конец 501Е, причем его конфигурация наилучшим образом показана в поперечном сечении согласно фиг.47В. Центральная часть 501D канала соединяет нижнюю часть с верхней частью кулачкового профиля 501. Верхняя часть в целом обозначена позицией 501F и имеет конфигурацию, фактически вогнутую наружу. Нижняя часть имеет конфигурацию, фактически выпуклую наружу, при этом она состоит из двух секций 501G и 501H, а упругий выступ 501А расположен таким образом, что будет предотвращено перемещение пальца, скользящего в канале 501, из секции 501G в секцию 501H, и он будет принудительно перемещен из секции 501G к промежуточной части 501D кулачка.
Подобным же образом неподвижный кулачковый профиль 503 содержит нижнюю секцию 503А, имеющую конфигурацию с вогнутостью, обращенной наружу, и ориентированную к центральной оси А-А варочного агрегата, вокруг которой поворотные кулачки 510 совершают вращение при управлении двигателем (не показан). Замкнутый путь кулачкового профиля 503 завершен выпуклой наружу фасонной верхней секцией профиля или частью 503В, вдоль которой расположен выступ 503С в форме пластинчатой пружины. Свободный конец 503D выступа выходит внутрь кулачкового профиля 503 в форме канала, что наилучшим образом показано на поперечном сечении согласно фиг.47С. Фактически прямолинейная секция 503Е кулачкового профиля проходит от секции 503В к кулачковому профилю 505, начиная от того места, которое фактически соответствует свободному концу выступа 503С. Выступ 503С препятствует перемещению соответствующего толкателя или пальца, движущегося вдоль кулачкового профиля 503, вдоль секции 503В справа налево за прямолинейную часть 503D и вынуждает палец заходить в прямолинейную часть 503D кулачкового профиля, что далее будет разъяснено более подробно.
На фиг.48 представлен вид спереди одного из двух поворотных кулачков, на которых обеспечены профили. Поворотный кулачок обозначен позицией 510. На поворотном кулачке образованы три профиля. Профили поворотного кулачка обозначены позициями 533, 535 и 537 и имеют фактически ту же самую конфигурацию, и выполняют ту же самую функцию, что и кулачковые профили 133, 135, 137 согласно фиг.26, 28. Поэтому подробное описание этих кулачковых профилей приведено не будет.
Подобно варианту конструкции согласно фиг.19-35, в варианте согласно фиг.47-50 варочный агрегат также включает в себя (см., в частности, фиг.49А-49D) вращающийся и совершающий поступательное перемещение поршень 543, подобный поршню 113, при этом поршень заключен во вращающемся и совершающем поступательное движение установочном месте 545, соответствующем установочному месту 115, а также контрпоршень 547, соответствующий контрпоршню 117. Палец или толкатель 543В, соответствующий пальцу 113В, неразрывен с поршнем 543, и этот палец формирует контактный элемент, входящий в зацепление с неподвижными кулачковыми профилями 501 двух противоположных неподвижных пластин 500 и с двумя профилями 533 поворотных кулачков 510. Подобным же образом, установочное место 545 оснащено противоположными пальцами или контактными элементами 545А, входящими в зацепление с двумя противоположными неподвижными кулачковыми профилями 503 и с двумя поворотными кулачковыми профилями 535. Контрпоршень 547 входит в зацепление с неподвижными кулачковыми профилями 505 и имеет толкатели или контактные элементы 547С, входящие в зацепление с поворотными кулачковыми профилями 537.
Работа описанного варочного агрегата далее будет обсуждена более подробно, при этом будут сделаны ссылки на последовательность фиг.49А-49D и на схему согласно фиг.50, демонстрирующую траекторию движения пальцев 543В и 545А.
На фиг.49А варочный агрегат представлен в положении загрузки. Установочное место 545 находится в фактически вертикальном положении, а поршень 543 находится в нижнем положении внутри установочного места, закрывая его донную часть. Желаемое количество кофейного порошка загружают в установочное место 545 из дозирующего канала, который не показан. Пальцы 543В находятся в положении Р0 вдоль секции 501G кулачка 501. Пальцы 545А, неразрывные с установочным местом 545, находятся в положении Р0 вдоль секции 503В кулачка 503.
Как только кофе загружен в установочное место варочной камеры, установочное место 545 и поршень 543 посредством вращения кулачков 510 перемещаются к положению варки, показанному на фиг.49В. Положение варки изменяется в соответствии с качеством кофе или требуемым количеством кофе, что уже было описано ранее. Точка Р1 на секции 501D кулачка указывает, например, положение пальцев 543В, при котором варят процеживаемый кофе, а точка Р1 на секции 503Е кулачка соответствует положению пальцев 545А. Р2 на секции 501D кулачка указывает возможные положения пальцев 543В, когда варят один или двойной эспрессо, при этом соответствующие положения пальцев 545А представлены точкой Р2 вдоль секции 503Е кулачка 503.
Положение варки выбирают посредством требуемого поворота кулачков 510 и соответствующего поворота кулачковых профилей. Благодаря форме промежуточных частей или секций 501D и 503Е кулачка поршень 543 и установочное место 545 совершают прямолинейное перемещение вдоль своих осей, которые в положении варки совпадают с осью контрпоршня 547. Последний принудительно перемещают по соответствующей прямолинейной траектории посредством неподвижных кулачковых профилей 505 и поворотных кулачковых профилей 537. При этом будет предотвращено движение пальцев 543В вдоль части или секции 501Н кулачка посредством упругого выступа 501А, и будет предотвращено движение пальцев 545А вдоль секции или части 503В кулачка посредством упругого выступа 503С.
Как только варка завершена, использованный кофейный порошок должен быть выгружен. Чтобы обеспечить положение для выгрузки, поршень 543 и установочное место 545 вначале должны быть перемещены к положению загрузки и за него в промежуточное положение, показанное на фиг.49С. Это перемещение необходимо для перехода пальцев 543В от нижней части 501G кулачка к верхней части 501F кулачка и для перехода пальцев 545А от верхней части 503В кулачка к нижней части 503А кулачка. На фиг.50 положения пальцев 543В и 545А в надлежащих кулачках 501 и 503, соответствующие положению варочной камеры согласно фиг.49В, обозначены позицией Р3.
Как только достигнуто положение согласно фиг.49В, поворот пластин 510 и соответствующих поворотных кулачков будет изменен на обратный и пальцы 543В, 545В начинают перемещаться соответственно вдоль верхней части или секции 501F кулачка 501 и нижней части или секции 503А кулачка 503, пока не будет достигнуто конечное положение для выгрузки согласно фиг.49D. Упругий выступ 501С в каждом кулачковом профиле 501 препятствует входу соответствующего пальца 543В в промежуточную секцию 501D кулачка и вынуждает его следовать по верхней секции 501F. В положении для выгрузки согласно фиг.49D установочное место 545 ориентировано к желобу или чему-то подобному (не показано) для сбора использованного кофе и поршень 543 будет перемещен к отверстию установочного места для выталкивания кофе наружу из установочного места. Положение пальцев 543В и 545А в соответствующих кулачковых профилях, когда варочный агрегат находится в положении для выгрузки согласно фиг.49D, обозначено на фиг.50 позицией P4.
Из положения для выгрузки варочный агрегат вновь приводят в положение для загрузки (фиг.49А) посредством обратного вращения поворотных кулачков 510.
На фиг.50 стрелки, соединяющие различные точки Р1-Р4, указывают движение пальцев.
Понятно, что на фигурах лишь представлен не налагающий ограничений вариант осуществления изобретения, который может быть изменен в отношении его форм и компоновок без отклонения от объема идеи, лежащей в основе изобретения. Возможное указание позиций в прилагаемых пунктах формулы изобретения предназначено для содействия их прочтению со ссылкой на описание и на фигуры и никак не ограничивает объем защиты, представляемый пунктами формулы изобретения.