УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛОЧНОЙ ПЕНЫ
MILK FOAM PRODUCTION DEVICE

Изобретение относится к устройству для получения молочной пены в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы. Такое устройство может использоваться для получения молочной пены для кофейных напитков, таких как капучино или латте макиато. Устройство может быть частью установки с кофемашиной. Однако возможно также выполнение устройства в виде отдельной машины.
Системы для получения молочной пены используются уже давно. Родовое устройство известно из публикации WO 2005/102126 А2. В ней описана кофемашина, к которой присоединяется мобильный блок с резервуаром для молока и соплом типа Вентури для его вспенивания. Сопло имеет входное отверстие для пара, впуск для воздуха, впуск для молока и выходное отверстие. На нем крепится угловая трубка, образующая отверстие для выдачи. Необходимым для образования молочной пены воздухом является окружающий воздух, который всасывается с использованием всасывающего эффекта в сопле. Недостаток этого устройства, например, в том, что управлять подачей воздуха или регулировать ее относительно трудно. Вследствие этого молочная пена и тем самым качество кофейного напитка часто не отвечают повышенным требованиям. Например, на практике оказалось, что температуру получаемой с помощью этого устройства молочной пены относительно трудно контролировать. В целом, устройство имеет относительно сложную конструкцию. Это касается, в частности, сопла-вспенивателя молока, которое выполнено из четырех частей. Таким образом, сопло не подходит в качестве одноразового изделия.
Из документа ЕР 1707090 известно устройство для получения молочной пены, снабженное смесительным элементом. Смесительный элемент имеет, по меньшей мере, один, соединяемый с паропроводом паровпускной канал, соединяемый с молокопроводом молоковпускной канал, соединяемый с выпускной линией выпускной канал и воздуховпускной канал. Однако сопло для достижения всасывающего действия для молока отсутствует. Молоко подается принудительным образом посредством насоса.
Наконец, из документа DE 4445436 известно вспенивающее устройство для вспенивания молока. Помимо сопловой части оно содержит паропровод, воздухопровод и молокопровод, которые сведены в смесительной зоне. Воздухопровод соединен с источником сжатого воздуха для его управляемого вдувания. При этом место вдувания воздуха в паропровод может находиться перед сопловой частью. Однако это устройство выполнено компактным и неудобным в обслуживании. Помимо этого проблематичным является очистка сопловой части.
Задачей изобретения является устранение недостатков известных устройств и создание, в частности, устройства описанного выше рода, с помощью которого подачу воздуха для получения молочной пены можно было бы варьировать простым образом. В частности, устройство должно обеспечивать предпочтительное управление подачей воздуха или ее регулирование. Кроме того, устройство должно отличаться простой конструкцией и повышенными гигиеническими свойствами и должно быть удобным в обслуживании.
Эти задачи решаются, согласно изобретению, посредством устройства, охарактеризованного признаками п.1 формулы. Устройство для получения молочной пены и, при необходимости, для нагрева молока может содержать паропровод, к которому в направлении течения может примыкать снабженное входным отверстием сопло. Последнее может иметь канал, сечение которого сужается от входного отверстия сопла в суженный участок. Затем сечение канала может расширяться в направлении выходного отверстия сопла. Молоко может всасываться из емкости в сопло с использованием всасывающего действия, созданного ускоренным течением на суженном участке канала. За счет того, что впуск для воздуха находится не в сопле, а вне него, возникают многочисленные преимущества. Так, например, сопло может быть выполнено очень простым. Локальное смещение впуска для воздуха имеет также преимущества в отношении техники управления или регулирования. Кроме того, предложенное расположение может благоприятно сказаться также на гигиене, поскольку молока касаются лишь немногие части или участки устройства.
Устройство содержит воздушный насос, который для подачи воздуха в паропровод соединен или выполнен с возможностью соединения через воздухоподающее средство с входным отверстием для воздуха. Воздухоподающим средством может быть воздухопровод. Такой воздухопровод может быть выполнен в виде шланга. В качестве воздухоподающих средств возможны также клапаны. За счет этого присоединения воздушного насоса к паропроводу особенно просто настраивать подачу воздуха и управлять ею. Однако устройство может эксплуатироваться также для нагрева молока без получения пены. Воздушный насос может представлять собой, например, диафрагменный воздушный насос или воздушный насос компрессора.
За счет разделения устройства на стационарный аппаратный и мобильный сопловый компоненты предпочтительным образом достигается то, что практически все управляемые элементы, необходимые для ценообразования, могут быть размещены в корпусе аппарата, не ухудшая этим обращение с резервуаром для молока и/или соплом.
Поскольку, например, в противоположность указанной ранее публикации WO 2005/102126 А2 подачей воздуха не требуется управлять на сопловом компоненте, само сопло может быть выполнено крайне просто, при необходимости, даже в качестве одноразового изделия. Также надежно исключены ошибочные действия, которые могут привести к недостаточному пенообразованию.
Термины «стационарный» и «мобильный» в связи с заявленным устройством означают, что сопловый компонент может быть отделен от аппаратного компонента, например с целью очистки, и снова вставлен, тогда как аппаратный компонент может иметь всегда постоянное местоположение. Аппаратный компонент также является мобильным в том смысле, что его местоположение в любое время можно поменять. Однако возможны также встроенные модификации, например в кухонных гарнитурах. Под термином «молокопровод» в данном случае следует понимать любую жесткую или гибкую линию независимо от ее длины, которая впадает в сопло.
Особенно предпочтительным может быть то, что устройство содержит средства управления, которые управляют воздушным насосом для регулирования соотношения смешивания пара и воздуха в паропроводе. Средства управления могут содержать микропроцессоры. Таким образом, можно легко варьировать подачу воздуха, благодаря чему можно просто приготавливать различные высококачественные молочные или молочно-кофейные напитки, такие как капучино или латте макиато. Воздушный насос может быть выполнен управляемым с помощью средств управления или же таким образом, что в режиме «горячее молоко» он не активируется или работает лишь в режиме частичной нагрузки. С помощью этого устройства температуру паровоздушной смеси можно настраивать простым и предпочтительным образом. Кроме того, подача воздуха посредством описанного управляемого воздушного насоса гарантирует получение достаточно горячей молочной пены или горячего молока.
Устройство может содержать резервуар для воды, присоединенный к нему водяной насос и соединенный с ним парогенератор, посредством которого пар подается в паропровод. Особенно предпочтительным может быть, если устройство содержит средства управления для изменения производительности водяного насоса.
Сопло может иметь молокоподводящий канал, который впадает в сопловый канал преимущественно приблизительно в зоне самого узкого места на суженном участке канала. За счет этого с использованием всасывающего эффекта молоко особенно эффективно всасывается в сопло.
В другом варианте выполнения может быть предпочтительным, если сопло выполнено в виде преимущественно цельной детали, изготовленной преимущественно литьем под давлением предпочтительно из пластика. Такое сопло изготавливается просто и недорого. Следовательно, сопло подходило бы в качестве одноразового изделия. Эта цельная деталь может иметь входное и выходное отверстия, а также присоединение для молокопровода. Присоединение может быть выполнено при этом в виде молоковсасывающего патрубка для присоединения молокопровода, который окружает соединенный с сопловым каналом молокоподводящий канал. Молокопровод может быть разъемно закреплен или выполнен с возможностью разъемного закрепления на молоковсасывающем патрубке посредством вставного или защелкивающегося соединения.
Выходное отверстие сопла может иметь открытое отверстие для выдачи молочной пены в чашку. Дополнительные детали для образования отверстия для выдачи тем самым не нужны.
Сопловый канал может иметь изгиб, так что направления течения в зоне входного и выходного отверстий сопла проходят под любым углом друг к другу, преимущественно, однако, под прямым углом. Предпочтительным может быть, если молокоподводящий канал впадает в сопловый канал приблизительно под прямым углом в зоне изгиба или после изгиба. Следовательно, соответствующие входному и выходному отверстиям сопла участки канала и молокоподводящий канал могут быть ориентированы каждый под определенным углом, преимущественно под прямым углом. Однако возможно также, чтобы сопловый канал мог проходить прямо, так что направление главного течения остается неизменным между входным отверстием сопла и в зоне его входного отверстия.
Обращение может быть упрощено, если сопло присоединено или выполнено с возможностью присоединения к паропроводу посредством байонетного затвора. Сопло может быть соединено с паропроводом иным образом. Возможны, например, быстродействующие муфты или резьбовая муфта с накидной гайкой или просто прямые вставные муфты без фиксации.
Сопло может быть преимущественно разъемно закреплено или выполнено с возможностью разъемного закрепления и с возможностью поворота на крышке резервуара для молока. В исходном положении сопло может быть компактно закреплено на резервуаре для молока. Сопло может быть повернуто в положение выдачи настолько, что молочная пена может быть выдана прямо в чашку.
Подача воздуха в паропровод происходит особенно предпочтительно через диафрагму, преимущественно диаметром (отверстие диафрагмы) 0,2-2 мм. Эта диафрагма может быть выполнена также в виде щелевой диафрагмы или иметь любую другую геометрическую форму.
Другой аспект изобретения касается агрегата с описанным выше устройством и кофемашиной для заваривания кофе. Такими кофемашинами могут быть, например, кофейные автоматы, в которых кофейные зерна сначала размалываются нажатием кнопки, а затем завариваются. Кофемашиной может быть также машина, которая работает с капсулами, паучами или другими порционными упаковками.
Аппаратный компонент может содержать корпус с выполненным, например, в виде приемной ниши местом присоединения для размещения резервуара для молока. Кроме того, весь аппаратный компонент может присоединяться к кофемашине, причем, по меньшей мере, снабжение водой и электричеством происходит через кофемашину.
Парогенератор может быть выполнен с возможностью управления таким образом, что в зависимости от предыдущих или последующих этапов процесса оставшаяся в нем вода и/или пар выбрасывается за счет нагрева парогенератора. Благодаря этому перед собственно производством пара система переводится в определенное состояние с пустым парогенератором. Процесс выброса происходит преимущественно перед каждым получением пены, когда температура парогенератора ниже определенной температуры. Таким образом, вода, вытекшая за счет пониженного давления в парогенератор, или вода от процесса промывки или удаления накипи надежно выбрасывается.
В процессе нагрева в систему накачивается определенное количество воды, чтобы перед собственно ценообразованием создать первую паровую подушку. Лишний пар может быть выпущен через предохранительный клапан, который ограничивает возникающее давление пара. В качестве альтернативы можно стравить избыточное давление пара через управляемый паровой клапан в паропроводе. При этом речь может идти, например, о многоходовом клапане.
Паропровод и сопло могут промываться водой в целях очистки таким образом, что через молокопровод молоко не всасывается, а вода не может попасть в резервуар для молока. Для этой цели количество воды и скорость течения через водяной насос должны быть соответственно отрегулированы на заводе. Такой режим промывки имеет то преимущество, что резервуар для молока не требуется снимать для процесса промывки.
Особенно предпочтительно мобильный сопловый компонент может быть установлен на аппаратном компоненте с возможностью вращения или поворота, причем резервуар для молока присоединяется к молокопроводу независимо от соплового компонента. Это имеет то преимущество, что сопловый компонент не требуется снимать вместе с резервуаром для молока, благодаря чему, например, резервуар для молока не занимает лишнее место в холодильнике.
В качестве альтернативы сопло может быть разъемно закреплено на крышке резервуара для молока. Последний придан практически мобильному сопловому компоненту. При этом особенно предпочтительно, если сопло установлено в крышке с возможностью вращения таким образом, что оно в первом положении вращения присоединено к аппаратному компоненту, а во втором отделено от него. Это достигается особенно предпочтительно с помощью байонетного затвора.
Кроме того, может быть предпочтительным, если присоединение соплового компонента к аппаратному компоненту регистрируется датчиком, причем производство пара в аппаратном компоненте активируется только при присоединенном сопловом компоненте. Благодаря этому при невставленном сопловом компоненте горячий пар не может бесконтрольно выходить из аппаратного компонента. Датчик придан предпочтительно аппаратному компоненту и взаимодействует с управлением в нем. При этом речь может идти о механическом датчике, например микровыключателе, или электрическом датчике.
Особенно хорошие результаты могут достигаться тогда, когда в паропровод подается воздух под давлением 0,2-2 бар, преимущественно около 1 бар. В этом диапазоне давлений могут использоваться стандартные воздушные насосы, которые не занимают слишком много места.
2
2
В зоне своего самого узкого места сопло может иметь диаметр 0,5-2,5 мм, преимущественно около 1,5 мм. Кроме того, целесообразно, если молокопровод имеет перед соплом сечение канала 0,5-2,5 мм, преимущественно около 1,25 мм. Диаметр при входе в сопловый канал, примыкающий к зоне самого узкого места, может составлять 0,6-2,7 мм, преимущественно около 1,7 мм. Эти размеры могут быть весьма предпочтительными также у сопел традиционных устройств для получения молочной пены.
Кроме того, целесообразно, если сопло имеет выходной диаметр 2-15 мм, предпочтительно около 6 мм. Это обеспечивает хорошее распределение пены независимо от величины чашки.
Далее целесообразно, если между парогенератором и соплом расположен 3-линейный 2-позиционный запорный клапан, который в закрытом состоянии вентилирует вниз по потоку паропровод. Это надежно предотвращает всасывание молока в парогенератор. В качестве альтернативы для предотвращения вакуума может быть встроено также так называемое устройство для снятия вакуума в виде обратного клапана. Вакуум может быть предотвращен также за счет поддержания работы воздушного насоса или за счет соответствующего выполнения входного отверстия для воздуха.
В энергетическом отношении парогенератор выполнен преимущественно таким образом, что при соответствующей мощности водяного насоса и при соответствующем расчете сечений линий в случае полностью холодной системы получение пены возможно в течение 60 секунд, преимущественно в течение, по меньшей мере, 30 секунд.
Кроме того, для определенных типов аппаратов может быть предпочтительным, если на мобильном сопловом компоненте молокопровод и выходное отверстие сопла или примыкающая к нему трубка для выдачи расположены таким образом, что из резервуара для молока, в частности из чашки, молоко всасывается и в виде горячего молока или молочной пены снова возвращается в тот же резервуар. Очевидно, что это требует геометрического расположения соответствующих компонентов, в результате чего этот циркуляционный режим возможен также в случае меньших емкостей. Возможно также выполнение всасывающей трубки и/или трубки для выдачи, по меньшей мере, частично гибкими. Применение устройства в циркуляционном режиме имеет то большое преимущество, что используется именно такое количество молока, которое как раз необходимо, и что не требуется критического в неохлажденном состоянии запаса молока в устройстве.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:
- фиг.1: агрегат с кофемашиной и устройством для получения молочной пены;
- фиг.2: упрощенная схема устройства для получения молочной пены;
- фиг.3: устройство для получения молочной пены для агрегата по фиг.1, детально;
- фиг.4: вид сбоку устройства по фиг.3;
- фиг.5: другой вид сбоку с частичным разрезом устройства с соплом в исходном положении;
- фиг.6: устройство с опущенным соплом;
- фиг.7: разрез устройства по линии А-А на фиг.5;
- фиг.8: продольный разрез отрезка трубы паропровода и присоединенного к нему воздушного насоса;
- фиг.9: вид спереди отрезка трубы с воздушным насосом по фиг.8;
- фиг.10: схема другого устройства для получения молочной пены;
- фиг.11: схематичный вид другого агрегата, присоединяемого к кофемашине;
- фиг.12: агрегат по фиг.11 в другой перспективе;
- фиг.13: вид сбоку агрегата по фиг.11 со снятой боковой стенкой;
- фиг.14: деталь по фиг.11 с присоединенным сопловым компонентом;
- фиг.15: сопло по фиг.14;
- фиг.16: сечение сопла в плоскости 1-1 на фиг.15;
- фиг.17: фрагмент А сопла из фиг.15;
- фиг.18: фрагмент В сопла из фиг.16;
- фиг.19: общая схема кофемашины с присоединенным аппаратным компонентом;
- фиг.20: вид в перспективе резервуара для молока с крышкой и вставленным соплом;
- фиг.21: вид в перспективе крышки на резервуаре для молока по фиг.17.
На фиг.1 показан общий вид агрегата 1 с кофемашиной 13 для заваривания кофе К и присоединенным к нему устройством 24 для получения молочной пены S. Кофемашиной может быть традиционный кофейный автомат с кофейными зернами или, например, также так называемая капсульная кофемашина. Основная конструкция таких кофемашин известна специалисту, поэтому ее подробное описание можно опустить. Кофемашина 13 оборудована подробно описанными ниже средствами (не показаны) для производства пара и для подачи воздуха для эмульгирования молока, пара и воздуха для получения молочной пены.
На фиг.1 устройство 13 состоит из резервуара 5 для молока, в который интегрировано сопло 2. Резервуар 5 закрыт крышкой 24. На внутренней стороне крышки 24 с возможностью поворота закреплено сопло 2. На фиг.1 оно находится в поднятом положении (положение выдачи), в котором молочная пена S может быть выдана в чашку (не показана). Поз. 2' сопло показано в другом положении выдачи.
Из схемы на фиг.2 видны принципиальная конструкция и принцип работы устройства 11 для получения молочной пены. В устройстве 11 пар, воздух и молоко смешиваются между собой и эмульгируются (направления течений обозначены стрелками). Полученная молочная пена S попадает, наконец, в чашку или другую емкость. Для производства пара вода W отбирается из резервуара 8 с помощью водяного насоса 7. Затем вода направляется через паронагреватель 9. После этого пар направляется по паропроводу 3 к соплу 2. Последнее имеет канал конвергентно-дивергентного сечения. Входное отверстие сопла обозначено поз.14, а выходное - поз.17. С использованием всасывающего действия, созданного ускоренным течением на суженном участке канала сопла 2, молоко М всасывается в сопло 2 из резервуара 5 по молокопроводу 4.
Для получения пены к пару должен примешиваться воздух. Для этого воздух L, преимущественно в виде окружающего воздуха, подается к потоку пара с помощью воздушного насоса 6 по воздухопроводу 30 под давлением 10-100 кПа. Входное отверстие 18 для воздуха находится по отношению к направлению течения перед входным отверстием 14 сопла 2. Штриховой линией 27 обозначена стенка корпуса кофемашины. Для определенных вариантов (см. фиг.3-7) линию 27 можно считать линией разъема, которая делит устройство 11 на две части. Одна часть, т.е., с одной стороны, компоненты 7, 8, 9 для производства пара и, с другой стороны, компонент 6 для принудительной подачи воздуха приданы кофемашине. Другая часть устройства может отсоединяться от кофемашины. К названной последней мобильной части на фиг.2 относятся сопло 2 и резервуар 5 для молока.
Линия 27 разъема образует разделение устройства на аппаратный 40 и сопловый 41 компоненты, причем, как описано ниже, предусмотрены легко разъединяемые соединительные средства.
В зависимости от нужного напитка, например капучино или латте макиато, в паропровод могут подаваться разные объемные потоки воздуха. Управление объемным потоком воздуха осуществляется с помощью средства управления 12, которое может изменять мощность насоса. Однако устройство 11 может эксплуатироваться без подачи воздуха. Следовательно, устройство может использоваться также для получения горячего молока. В воздухопроводе 30 может быть расположен регулирующий клапан (не показан). Вместо регулирующего клапана в качестве альтернативы возможны также обратные клапаны или приводимые в действие запорные клапаны. Подачей пара управляет преимущественно средством управления 10, с помощью которого можно изменять мощность водяного насоса 7. Оба средства управления 10, 11 могут быть составной частью общего устройства электронной обработки данных.
В принципе, возможно также, чтобы молоко всасывалось не из приданного устройству резервуара, а прямо из чашки и снова выливалось в чашку. При таком использовании устройства следует ограничить продолжительность процесса в зависимости от объема чашки во избежание перегрева молока.
Конструктивные подробности возможного выполнения устройства 11 изображены на фиг.3. Сопло 2 образовано цельной деталью. Такая деталь из пластика легко изготавливается литьем под давлением. Сопло 2 имеет помимо входного 14 и выходного 17 отверстий присоединение для молокопровода в виде молоковсасывающего патрубка 20. Сегменты сопла с входным 14 и выходным 17 отверстиями, а также молоковсасывающий патрубок 20 ориентированы под прямым углом друг к другу. Обозначенный штриховыми линиями молокопровод 4 может быть гибким шлангом, который может надеваться на молоковсасывающий патрубок 20. Возможна также вставляемая в молоковсасывающий патрубок 20 соломинка для питья, которая в качестве расходного материала не требует очистки. Использование надеваемых с возможностью замены молокопроводов в качестве одноразовых изделий было бы весьма предпочтительным также у традиционных сопел для получения молочной пены.
Сопло 2 может вставляться в резервуар для молока. Для этого на его крышке 24 предусмотрены фиксаторы 31 в виде фиксирующих лапок, с помощью которых сопло размещается с фиксацией. Крышка 24 может состоять из пластика и представлять собой преимущественно цельную, изготовленную под давлением отливку. Резервуар для молока содержит стакано- или ваннообразный корпус 25, на который (вместе с соплом 2) может быть надета крышка 24. Резервуар для молока и сопло образуют мобильный блок, который может отсоединяться от остального устройства и снова присоединяться к нему. Наполненный свежим молоком резервуар может храниться в холодильнике. Для мобильного блока из резервуара для молока и сопла требуются, в основном, только четыре детали (включая молокопровод 4), которые могут состоять из пластика. Использование небольшого числа таких простых деталей благоприятно сказывается на обращении с ними и на их стоимости.
На фиг.3 впуск для воздуха находится вне сопла 2. Впуск для воздуха образован воздуховпускным патрубком 28, посредством которого обозначенный штриховыми линиями воздухопровод 30 присоединяется к паропроводу 3. Таким образом, воздух L примешивается к потоку пара D через впускное отверстие для воздуха. К воздухопроводу 30 присоединен воздушный насос (не показан). Пар D вырабатывается, как уже сказано, парогенератором (не показан). В зоне места сопряжения со стороны машины внутри корпуса 27 находится отрезок трубы 23, образующий часть паропровода 3. Отрезок трубы 23 выполнен в виде тройника и содержит упомянутый воздуховпускной 28 и паровпускной 29 патрубки, посредством которых присоединяются обозначенные штриховыми линиями воздухопровод для воздуха L и паропровод для пара D. Воздухопровод 30 может быть выполнен в виде пластикового шланга. Шланг 3' может представлять собой температуростойкий шланг, например армированный силиконом шланг, или состоять из тефлона.
Для присоединения мобильного блока, содержащего резервуар для молока и сопло 2, последнее следует соединить с выходом паропровода 3. Разъемное соединение может осуществляться посредством байонетного затвора. Для этого со стороны входного отверстия сопла расположены соответствующие соединительные средства 21. В стенке 27 корпуса выполнено ответное соединительному средству 21 отверстие 22 для байонетного затвора. Возможны также другие разъемные крепежные средства.
Как показано на фиг.3, резервуар для молока выполнен приблизительно в форме прямоугольного параллелепипеда, причем возможны любые другие формы. Крышка 24 и корпус 25 имеют в плане, в основном, приблизительно прямоугольную форму. На одной боковой стенке корпуса 25 выполнена ниша 26 для размещения сопла 2 в исходном положении. На конце этой боковой стенки со стороны крышки виден приблизительно U-образный вырез, в который вставляется молоковсасывающий патрубок 20.
На фиг.4 мобильный блок из резервуара 5 для молока и сопла 2 присоединен к кофемашине. Резервуар 5 для молока, состоящий из корпуса 25 и крышки 24, образует компактный блок.
Как показано на фиг.5 и 6, сопло может поворачиваться между исходным положением и положением выдачи. На фиг.5 сопло 2 находится в исходном положении, в котором его приданный выходному отверстию 17 сегмент с соответствующим участком канала проходит вдоль стенки корпуса 25 резервуара. На фиг.6 сопло 2 поднято. В этом положении молочная пена (или горячее молоко) может вытекать прямо в чашку (не показана). Пользователь имеет возможность приспособить угол поворота к размеру чашки. В результате поворота описанный выше байонетный затвор одновременно приводится в замкнутое положение. Устройство располагает преимущественно коммутационными средствами (не показаны), которые электрическим или электронным путем соединены со средствами управления водяным и воздушным насосами. Коммутационные средства служат для контроля наличия и указывают, правильно ли присоединен мобильный блок. За счет этого можно избежать случайного выхода пара, что гарантирует безопасную работу устройства.
Кроме того, на фиг.5 и 6 видно, что молоковсасывающий патрубок 20 окружает молокоподводящий канал 19, который соединен с сопловым каналом 15 в зоне приблизительно самого узкого места.
2
2
Из разреза на фиг.7 видно, в частности, выполнение соплового канала 15. Он имеет проходящий от входного отверстия 14 сопла приблизительно цилиндрический участок, к которому примыкает сужающийся, приблизительно конический участок. К сужающемуся участку примыкает участок 16, образующий самое узкое место канала 15. На конце участка 16 впадает молокоподводящий канал 19 для всасывания молока. В этой зоне впадения участка 16 паровоздушная смесь и молоко смешиваются. Однако возможны другие конфигурации. Так, например, зона смешивания может быть выполнена также в виде прямоугольной камеры, ширина которой больше наименьшего диаметра ведущих в нее каналов. К суженному, таким образом, сопловому каналу примыкает расширяющийся, приблизительно конический участок. В зоне выходного отверстия 17 сопла канал имеет, наконец, приблизительно цилиндрический участок. Участок 16 имеет, например, диаметр 0,5-2,5 мм, предпочтительно около 1,5 мм. Сечение молокоподводящего канала 19 перед сужением с участком 16 составляет 0,5-2,5 мм, предпочтительно около 1,25 мм. Наименьший диаметр соплового канала 15 на примыкании к самому узкому месту составляет 0,6-2,7 мм, предпочтительно около 1,7 мм. Как видно, этот диаметр чуть больше наименьшего диаметра участка 16.
На фиг.8 и 9 показано модифицированное по сравнению с примером на фиг.3 воздушное присоединение для устройства получения молочной пены. На фиг.8 показан продольный разрез отрезка трубы 23, являющегося частью паропровода 3. В противоположность примеру на фиг.3 воздуховпускной патрубок ориентирован не под прямым углом к паропроводу, а воздух примешивается к потоку пара D через наклонный воздуховпускной патрубок 28. На фиг.8 соответствующий угол наклона α, составляет здесь примерно 45°. Разумеется, возможны и другие углы наклона, например 45°<α<60°. Кроме того, виден мембранный клапан 35, вставленный во воздуховпускной патрубок 28. К этому клапану 35 непосредственно присоединен воздушный насос 6. Собственно воздухопровод в виде отдельного отрезка шланга (фиг.3) в этом варианте не предусмотрен. На фиг.8 образующий входное отверстие 18 для воздуха воздухоподводящий канал имеет в зоне впадения в поток пара по сравнению с сечением соплового канала значительно меньшее сечение. Диаметр воздухоподводящего канала в зоне впадения в поток пара может составлять 0,2-2 мм, например около 1 мм, и служить в качестве диафрагмы, тогда как диаметр парового канала отрезка трубы 23 составляет, например, 4 мм. Эта диафрагма может быть установлена также перед мембранным клапаном. Тогда зона впадения имеет нормальный диаметр, например 3 мм.
На фиг.10 представлена более подробная по сравнению с примером на фиг.2 схема устройства 11 в слегка модифицированном виде. Устройство 11 содержит расходомер 36, который в отношении техники управления и регулирования взаимодействует с водяным насосом 7. Поз. 33 обозначен обратный клапан. Поз. 32 обозначен 3-линейный 2-позиционный распределитель. К его выходу присоединен клапан 34, который в случае избыточного давления может выпускать пар в окружающее пространство, а не в паропровод 3. Лишняя вода может собираться в резервуаре 37. Для защиты воздушного насоса предусмотрен обратный клапан в виде мембранного клапана 35.
На фиг.11-13 изображен видоизмененный пример выполнения устройства, которое также может быть присоединено к кофемашине. За исключением резервуара для воды, устройство независимо от кофемашины содержит все компоненты, необходимые для получения молочной пены. Аппаратный компонент 40 выполнен в виде прямоугольного диска со скругленными углами, причем внешняя форма соответствует кофемашине (не показана). Резервуар 5 для молока находится в нише 44, образованной нижней 45 и верхней 46 частями, охватывающими его по типу клещей. Обе части являются составной частью U-образного выреза резервуара 5.
На фиг.12 показано, что одна боковая стенка корпуса выполнена в качестве присоединительной стенки 42, которая имеет присоединения, сообщающиеся с соответствующими присоединениями кофемашины. Огибающий край 48 служит для точного позиционирования на ней.
На фиг.13 одна боковая стенка и резервуар для молока удалены. Сопло 2 с молокопроводом 4 установлено в действительности не на верхней части 46, а на крышке резервуара для молока (фиг.17). Возможно также, чтобы сопло 2 или весь сопловый компонент был разъемно закреплен также на верхней части 46, благодаря чему аппарат можно эксплуатировать и без резервуара для молока. Так, например, можно поместить в нишу 44 стандартный пакет молока, причем молокопровод 4 может быть вставлен в маленькое отверстие в пакете.
В аппарате виден описанный выше воздушный насос 6, который внутри аппарата подает воздух в паропровод 3. Водяной насос 7 расположен на дне аппарата. Он питается водой из резервуара для воды кофемашины. От водяного насоса вода поступает в паронагреватель 9, который через 3-линейный 2-позиционный распределитель 32 подает пар в присоединенное сопло 2. За паронагревателем 9 виден блок управления 49, в котором размещены электрические и электронные компоненты для управления всем агрегатом.
На фиг.14 представлен подробный вид соплового компонента 41 с соплом 2 и молокопроводом 4. Присоединение к паропроводу 3 осуществляется посредством байонетного затвора 21, 22. Линией 27 обозначена стенка корпуса, из которой выступает паропровод 3.
На фиг.15 представлено отсоединенное сопло 2, причем удалена также гибкая часть молокопровода 4 (подъемная трубка). В противоположность примеру выполнения на фиг.3 сопловый канал проходит здесь между входным и выходным отверстиями сопла прямо, а не под углом 90°. Тем не менее молокопровод или соответствующий, направляющий молоко канал 19 впадает в сопло в самом узком месте соплового канала. Отклонение готовой молочной пены происходит только на конце трубки 50 для выдачи. По технологическим причинам отверстие в зоне отклонения закрыто запрессованной крышкой 55.
2
Из сечения на фиг.16 хорошо видна вся конфигурация канала сопла 2 в прямолинейной зоне, причем здесь следует еще сослаться на подробности на фиг.17 и 18. От входного отверстия 14 сопла участок канала сначала конически сужается к самому узкому месту до диаметра, например, 1,5 мм. К нему непосредственно примыкает канал 15 в форме полого цилиндра, диаметр которого чуть больше, например 1,7 мм. Только после определенного отрезка канал 15 снова расширяется к зоне отклонения. Молоковсасывающий патрубок 20 окружает молокоподводящий канал 19, который здесь непосредственно впадает в канал 15 еще в зоне самого узкого места 16. Молокоподводящий канал имеет, однако, не круглое, а прямоугольное сечение шириной b и высотой h, как это показано, в частности, на фиг.17. Ширина может составлять, например, 1 мм, а высота - 1,25 мм, в результате чего сечение составляет 1,25 мм.
На фиг.19 изображена общая схема устройства 11, присоединенного к кофемашине 13. При этом компоненты 13 устройства приблизительно идентичны компонентам на фиг.10. Однако устройство не располагает собственным резервуаром 8 для воды. Он расположен в кофемашине 13, а подключение соответствующих линий осуществляется посредством присоединений 43. При этом лишняя вода или лишний пар посредством предохранительного клапана 51 возвращается в резервуар 8 кофемашины. Ее известные сами по себе элементы здесь подробно не описаны. Однако кофемашина располагает собственньм водяным насосом 52 и проточным нагревателем 53 для получения горячей воды. Кофе заваривается в заварочной камере 54 и выдается отдельно от выдачи молочной пены.
Технологически с помощью показанного на фиг.19 агрегата возможны следующие функции.
Для получения молочной пены сначала осуществляется нагрев паронагревателя 9 с полной мощностью до температуры пуска. Если система холодная или предварительно была промыта, и с нее была уделана накипь, то паронагреватель 9 нагревается до более высокой определенной температуры пуска, пока оставшаяся вода не будет выброшена через предохранительный клапан 51. После этого или одновременно с этим вода подкачивается для образования определенной паровой подушки. Во время этого процесса приготовления клапан 34 может быть на короткое время открыт, чтобы обеспечить корректное давление в системе.
Если система еще горячая, то непосредственно по достижении нужной температуры открывается 3-линейный 2-позиционный распределитель 32, и водяной насос 7 начинает подавать воду в парогенератор 9. При этом количество воды можно регулировать. Температура парогенератора поддерживается постоянной в течение всего процесса. Как только через сопло 2 начнет течь горячий пар, начинается всасывающее действие, и молоко всасывается по молокопроводу 4. Если нужно получить молочную пену, то одновременно начинается регулируемая подача воздуха на входном отверстии 18 для него с помощью воздушного насоса 6. По окончании процесса и после выключения насоса распределитель 32 закрывается, и подача молока прекращается. За счет вентилирования паропровода 3 предотвращается обратное всасывание молочной пены или молока в паронагреватель. Это может достигаться за счет того, что клапан 32 является 3-линейным 2-позиционным распределителем, который в нейтральном положении вентилирует паропровод 3. Если клапан 32 является 2-линейным 2-позиционным распределителем, то можно также поддерживать работу воздушного насоса 6 или же встроить в паропровод 3 так называемое устройство для снятия вакуума, препятствуя, тем самым, обратному всасыванию молока.
Система может быть промыта и очищена также холодной водой, причем этот процесс может быть задан с определенными интервалами посредством управления. В процессе промывки промывочная вода вытекает из сопла 2 без всасывания молока из резервуара 5 или поступает обратно в резервуар 5.
Аналогично кофемашине 13 также с устройства 11 с определенными интервалами должна удаляться накипь. Режим удаления накипи аналогичен режиму промывки, причем с помощью насоса открывается предохранительный клапан, в результате чего средство для удаления накипи может течь также через него и обратную линию.
На фиг.20 показан резервуар 5 для молока из фиг.11 и 12, отделенный от аппаратного компонента 40. Выполненный здесь приблизительно в форме прямоугольного параллелепипеда резервуар 5 закрыт точно посаженной крышкой 24, которая, например, защелкивается на нем.
На фиг.21 показано, что сопло 3 установлено с возможностью вращения в опоре 38 под крышкой 24. При этом молокопровод 4 выступает из прорези 39, так что он может беспрепятственно вращаться вместе с соплом 2. Последнее может поворачиваться между положениями I и II, причем за счет поворотного движения происходит герметичное присоединение сопла 2 к паропроводу. При этом не играет роли, в каком положении происходит блокирование или разблокирование.