ЗАВАРОЧНЫЙ МОДУЛЬ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОФЕВАРОК
BREWING MODULE OF AUTOMATIC COFFEE MAKERS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к заварочному модулю автоматических кофеварок, в частности автоматических кофеварок, предназначенных для розлива напитка, например, так называемых устройств HoReCa (отель-ресторан-кафе). В этих устройствах имеется заварочный модуль, включающий в себя заварочную камеру с фильтрующим элементом, куда подают порошок кофе и где его обычно сжимают. Затем в камеру для заварки кофейного порошка подают горячую воду, в результате чего получается кофейный напиток, который подают через фильтрующий элемент пользователю.
Уровень техники
Известна установка клапанов в заварочных модулях для регулировки вытекания кофейного напитка из заварочной камеры.
В документе WO 02/091889 на имя DE LONGHI описана чашка для удержания фильтра в автоматических кофеварках. Чашка удержания фильтра, соединенная с соответствующим устройством, образует заварочную камеру. Чашка содержит подпружиненный клапан, расположенный за фильтром. Большее время корпус клапана удерживается в закрытом положении с помощью пружины. Только во время работы устройства поступающий из фильтра кофейный напиток, противодействуя силе упругости пружины, толкает корпус клапана, обеспечивая в результате осевое перемещение корпуса клапана в открытое положение.
В описанном выше или в аналогичных решениях клапан потока кофе, который расположен после заварочной камеры, смачивается поступающим из заварочной камеры кофейным напитком при каждом цикле разлива. Остатки кофейного напитка обладают клеящими свойствами и накапливаются на седле и поверхностях корпуса клапана, действуя как «клей», что в конечном итоге приводит к заеданию корпуса клапана в его седле.
Такая проблема, в частности, возникает в заварочных модулях, в которых корпус клапана изготовлен из пластмассы (или покрыт ею), например из силикона или аналогичного термопластичного материала. Такой материал при загрязнении его подаваемым из заварочной камеры кофе легко прилипает к седлу, удерживая клапан в закрытом положении.
Для исключения заедания клапана конечный пользователь автоматической кофеварки или обслуживающий оператор вынужден часто вынимать корпус клапана. Другими словами, известные автоматические кофеварки, в которых возникает описанная выше проблема, часто повреждаются в результате извлечения корпуса клапана, поэтому работа автоматической кофеварки меняется в отношении заданных производителем параметров и качество разливаемого кофе ухудшается. Фактически кофе «эспрессо» обычно приготавливают путем заваривания в по существу закрытой камере, в то время как кофе «американо» приготовляют при заваривании в камере с открытым выходным отверстием.
В документе US 6382083 на имя SCHMED описан заварочный модуль для автоматических кофеварок, в котором для управления скоростью потока кофейного напитка имеется клапан, установленный между заварочной камерой и выходным отверстием для напитка. Клапан содержит элемент корпуса клапана, который можно перемещать, преодолевая усилие пружины, между первым положением, в котором корпус клапана не закрывает седло, оставляя минимальный зазор, и вторым положением, в котором корпус клапана не закрывает седло, оставляя максимальный зазор. Пружина обеспечивает удержание элемента корпуса клапана в открытом положении. Путем регулирования силы затяжки пружины пользователь изменяет величину зазора между корпусом клапана и соответствующим седлом, изменяя количество кофе, завариваемого в единицу времени.
В документе IT 1142041 на имя GROSSI описан заварочный модуль, в котором для регулировки потока приготовляемого в заварочной камере кофейного напитка клапан расположен в канале, выполненном в фильтрующем элементе. Корпус такого клапана выполнен с возможностью движения в осевом направлении и имеет такие размеры и форму, что во время приготовления кофейного напитка он не закрывает выходной канал фильтрующего элемента, но оставляет кольцевой зазор. Наличие такого кольцевого зазора должно предотвратить перебои в работе заварочного модуля, связанные с засорением элемента фильтра.
Заварочные модули, аналогичные описанным в US 6382083 и IT 1142041, не позволяет закрывать клапан и обеспечивать соответствующее накопление давления в заварочной камере для приготовления, например, кофе «эспрессо».
Таким образом, существует потребность в заварочном модуле, который позволяет закрывать расположенный после заварочной камеры клапан и одновременно предотвращать заедание корпуса клапана.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в создании заварочного модуля автоматических кофеварок, лишенного недостатков известных решений, недорогого и простого в производстве и сборке.
Также задачей изобретения является создание простого в обращении заварочного модуля автоматических кофеварок, позволяющего исключить заедание или засорение клапана выходного отверстия для кофе.
Другая задача настоящего изобретения заключается в создании легко очищаемого заварочного модуля автоматических кофеварок, в котором исключены недостатки, связанные с засорением расположенного после заварочной камеры клапана.
Эти и другие задачи решены в заварочном модуле в соответствии с п.1 формулы изобретения.
Предпочтительно заварочный модуль в соответствии с настоящим изобретением предотвращает прилипание клапана к поверхностям соответствующего седла в выходном отверстии для разлива. Второй поршень, который поддерживает первый поршень и узел клапана, остается в первом положении во время работы заварочного модуля. Другими словами, первое положение второго поршня представляет собой исходное положение для работы и соответствует установке клапана на расстоянии от выходного отверстия для разлива. Таким образом, клапан, в частности его корпус, не подвержен прилипанию к поверхностям выходного отверстия для разлива в результате накопления остатков кофе и на него не влияет накопление остатков рядом с клапаном.
Предпочтительно первый и второй поршни расположены коаксиально и могут перемещаться вдоль одной и той же оси, например скользить в пределах направляющих. Второй поршень приводится в действие с помощью соответствующего устройства, например приводного винта, взаимодействующего с направляющей этого поршня.
При рабочем ходе второго поршня его движение передается на первый поршень для выталкивания его в конечное положение. Первый поршень содержит стенку, направленную в сторону порошка кофе, содержащегося в заварочной камере. Подвижная стенка сжимает порошок кофе до требуемого уровня.
Первый и второй поршни соединены между собой с помощью одного или нескольких упругих элементов, таких как пружины. Упругие элементы выполнены так, что они оказывают сопротивление силе сжатия с заданным пороговым значением без деформирования, и сжимаются, когда сила превышает это пороговое значение.
Когда первый поршень сжимает порошок кофе до требуемого уровня давления и второй поршень все еще перемещается в направлении первого поршня, упругие элементы срабатывают, обеспечивая возможность перевода клапана вторым поршнем в положение контакта с поверхностями выходного отверстия так, что клапан закрывает это отверстие. Движение второго поршня назад, в направлении его первого положения, приводит к тому, что его упругие элементы возвращаются в их исходное положение, в то время как первый поршень остается неподвижным, отделяя, таким образом клапан от выходного отверстия так, что клапан открывает это отверстие. Дальнейшее движение назад второго поршня передается первому поршню через растянутые упругие элементы, и первый поршень перемещается на соответствующее расстояние от сжатого порошка кофе.
Заварочный модуль в соответствии с настоящим изобретением позволяет приготавливать как кофейные напитки типа «эспрессо», так и кофейные напитки типа «американо».
Кофейный напиток «эспрессо» можно приготовить путем выполнения операций с заварочным модулем, включающих этапы, на которых:
- загружают дозу порошка кофе в заварочную камеру;
- перемещают второй поршень из его исходного первого положения в направлении заварочной камеры для проталкивания первого поршня (его подвижной стенки) к порошку кофе для обеспечения требуемого его сжатия;
- перемещают второй поршень в направлении первого поршня, то есть выполняют относительное движение второго поршня в отношения первого поршня до тех пор, пока второй поршень не достигнет второго положения, в результате чего клапан закрывает выходное отверстие для разлива;
- подают воду в заварочную камеру;
- перемещают клапан от отверстия для разлива, открывая его и обеспечивая возможность выпуска кофейного напитка из заварочной камеры при достижении в ней достаточного давления.
Кофейный напиток «американо» может быть приготовлен путем выполнения операций с заварочным модулем, включающих этапы, на которых:
- загружают дозу порошка кофе в заварочную камеру;
- перемещают второй поршень из его исходного первого положения в направлении заварочной камеры для проталкивания первого поршня к порошку кофе для получения требуемого его сжатия;
- перемещают второй поршень в обратном направлении, образуя зазор между корпусом клапана и его седлом и между сжатым кофе и подвижной стенкой;
- подают воду в заварочную камеру, поддерживая открытым выходное отверстие для разлива, обеспечивая возможность выпуска кофейного налитка из заварочной камеры.
Когда заварочный модуль находится в режиме ожидания, то есть когда он не работает, клапан всегда остается в открытом положении. Таким образом, корпус клапана не может прилипнуть к поверхностям выходного отверстия для разлива, в результате чего исключается эффект прилипания из-за остатков кофе.
Корпус клапана входит в контакт с поверхностями выходного отверстия для разлива, когда заварочный модуль работает для разлива кофе типа «эспрессо», но только в течение времени, необходимого для приготовления, т.е. в течение заданного времени.
Другими словами, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения клапан остается закрытым под действием усилия пружины, меньшего силы давления напитка в заварочной камере, т.е. после того, как требуемое давление будет достигнуто, клапан открывается, преодолевая усилие пружины.
В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения клапан открывается в результате перемещения второго поршня (и установленного на нем клапана) относительно первого поршня, который остается неподвижным относительно заварочной камеры.
В соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения клапан открывается посредством привода, известного в данной области техники, который выполняет операцию с клапаном по истечении заданного времени. Соответствующие элементы привода представляют собой, например, электромагниты или аналогичные элементы, действующие на корпус клапана.
Когда заварочным модулем управляют для разлива кофе типа «американо», корпус клапана входит в контакт с выходными поверхностями разлива в течение короткого периода времени в результате движения второго поршня, который прижимает первый поршень для сжатия порошка кофе, но клапан отводят от выходного отверстия, когда второй поршень отводят перед завариванием порошка кофе.
В качестве альтернативы, клапан открывают приводом по команде от модуля управления для обеспечения сжатия кофе в заварочной камере между двумя поршнями и открытия выходного отверстия заварочной камеры.
Заварочный модуль в соответствии с настоящим изобретением совместим с обычными автоматическими кофеварками. В частности, заварочный модуль в соответствии с изобретением может быть установлен в автоматических кофеварках, предназначенных для использования дома или в офисе, или предназначенных для установки в местах общественного питания, т.е. в так называемых местах HoReCa (отель-ресторан-кафе) или в других общественных местах. Поскольку заварочный модуль преодолевает заедание клапана на выходе из заварочной камеры, обслуживание соответствующих автоматических кофеварок упрощается по сравнению с устройствами, в которых установлены известные модули, что является очевидным преимуществом в части эксплуатационных затрат.
Дополнительное преимущество наличия привода для открывания клапана по команде состоит в том, что для повышения качества напитка можно точно регулировать время заваривания.
Краткое описание чертежей
Дополнительные особенности и преимущества настоящего изобретения будут понятны из следующего подробного описания со ссылкой на чертежи.
На фиг.1 показан заварочный модуль в соответствии с настоящим изобретением, вид в перспективе;
на фиг.2 - разрез по линии А-А на фиг.1;
на фиг.3 - разрез по линии В-В на фиг.1;
на фиг.4 и 5 показан клапан в увеличенном масштабе в открытом и закрытом положениях соответственно;
на фиг.6 показан клапан с приводом для его открытия или закрытия по требованию.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг.1, заварочный модуль 1 в соответствии с настоящим изобретением содержит заварочную камеру 2, имеющую верхнюю стенку 3 и нижнюю стенку 16. Верхняя стенка 3 выполнена подвижной для регулировки внутреннего объема камеры. Заварочная камера предназначена для дозы порошка кофе, подаваемого по лотку 4 с помощью внешнего модуля, например модуля кофемолки автоматической кофеварки (не показан).
Подвижная стенка 3 обычно содержит фильтр (не показан) и представляет собой участок первого поршня 5, который выполнен с возможностью движения относительно заварочной камеры 2 так, что он прижимает содержащийся в ней порошок кофе и закрывает камеру 2 во время процесса заваривания.
В стенке 3 выполнено выходное отверстие 12 для заваренного кофе. Выходное отверстие 12 представляет собой сквозное отверстие, обычно соединенное с множеством выемок, которые расположены на поверхности стенки 3 под фильтром для сбора напитка.
Первый поршень 5 имеет практически цилиндрическую форму, которая соответствует форме заварочной камеры 2, и может двигаться вдоль оси X, показанной на фиг.2, для открытия или закрытия камеры и сжатия порошка кофе. Первый поршень 5 приводится в движение вдоль оси Х с помощью второго поршня 6, с которым поршень 5 соединен с помощью соединительного средства, которое позволяет перемещать первый поршень 5 относительно второго поршня 6.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2 и 3, соединительное средство представляет собой упругие элементы 7, предпочтительно пару пружин.
Часть второго поршня 6 вставлена с возможностью скольжения в первый поршень 5 так, что когда модуль не используется, между стенкой 3 первого поршня 5 и нижней внешней поверхностью второго поршня 6 остается зазор 15 (фиг.3).
Во втором поршне 6 расположен клапан 13, который перемещается совместно со вторым поршнем вдоль оси Х-Х и относительно первого поршня 5. Клапан 13 расположен в зазоре 15 между первым 5 и вторым 6 поршнями с возможностью открытия и закрытия выходного отверстия 12 в стенке 3.
Предпочтительно клапан 13 содержит подпружиненный корпус 14. Форма этого корпуса 14 соответствует поверхностям, определяющим выходное отверстие 12. В показанном на чертежах варианте осуществления изобретения корпус 14 клапана выполнен из силикона или содержит покрытие из силикона или другого аналогичного материала. Корпус 14 клапана имеет возможность перекрытия выходного отверстия 12 в результате примыкания к обращенной внутрь поверхности стенки. Корпус клапана может в большей или меньшей степени деформироваться под действием давления. В одном из вариантов осуществления изобретения корпус 14 клапана может деформироваться под действием давления заваривания кофе в камере 2 и в этом состоянии выпускать кофе. Предпочтительно корпус клапана противостоит давлению в заварочной камере без деформации; открытие выходного отверстия происходит в результате сжатия пружины 20 (фиг.4 и 5).
Второй поршень 6 расположен коаксиально с первым поршнем 5 и соединен с исполнительным устройством, управляемым соответствующей автоматической кофеваркой. Следует отметить, что исполнительное устройство может представлять собой любое соответствующее известное устройство, придающее движение второму поршню 6 вдоль оси Х-Х.
В показанном на чертежах варианте осуществления изобретения исполнительное устройство содержит винт 8, входящий в зацепление с элементом 9, который соединен со вторым поршнем 6 и установлен с возможностью скольжения по направляющей 10. Винт 8 приводится во вращение посредством зубчатого колеса 11, управляемого блоком управления автоматической кофеварки. Вращение винта 8 приводит к вращению нескольких зубчатых колес 8', которые вращают второй винт 8'', в результате чего второй поршень 6 перемещается вдоль оси X, выполняя соответствующий рабочий ход.
Нижняя стенка 16 заварочной камеры 2 может перемещаться внутри нее аналогичным образом с помощью соответствующих зубчатых колес и винтов (фиг.2).
На фиг.1-3 показан второй поршень 6 в его первом положении, которое соответствует поднятому на достаточное расстояние поршню 6 над заварочной камерой 2 для удержания стенки 3 первого поршня 5 далеко от заварочной камеры 2 так, что первый поршень не закрывает заварочную камеру. Когда второй поршень 6 находится в этом первом положении, в заварочную камеру 2 можно насыпать дозу порошка кофе.
Работа заварочного модуля 1 на примере приготовления кофейного напитка «эспрессо» осуществляется следующим образом.
После того как порошок кофе будет подан в заварочную камеру 2, второй поршень 6 с помощью винтов 8, 8" и зубчатых колес 8' передвигают вдоль оси Х из его исходного первого положения в направлении к заварочной камере 2. Первый поршень 5 движется вместе со вторым поршнем 6, так что он прижимает стенку 3 к порошку кофе для достижения требуемого сжатия этого порошка.
Первый поршень 5 прижимается к порошку кофе до тех пор, пока упругие элементы, то есть пружины 7 не будут сжаты между первым 5 и вторым 6 поршнями. Когда пружины 7 сжимаются, первый поршень 5 остается неподвижным, сжимая порошок кофе в камере 2, а второй поршень 6 движется дальше в направлении камеры, уменьшая тем самым зазор 15. Это положение показано на фиг.4.
Дальнейшее движение вниз второго поршня 6 в направлении к первому поршню 5 приводит к тому, что срабатывает клапан 13, т.е. второй поршень 6 переходит во второе положение, в котором корпус 14 клапана закрывает выходное отверстие 12, как показано на фиг.5.
В этом положении порошок кофе сжат в заварочной камере 2, а корпус 14 клапана 13 закрывает выходное отверстие 12. В заварочную камеру подается вода через соответствующий канал (не показан), расположенный в стенке 16, противоположной стенке 3.
Подача заваренного кофе из заварочной камеры 2 через выходное отверстие 12 может быть обеспечена различными возможными способами. В одном варианте осуществления изобретения отверстие 12 открывается, поскольку усилие от давления жидкости в камере 2 превышает усилие пружины 20, смещая корпус 14 клапана.
В другом варианте осуществления изобретения клапан срабатывает под действием исполнительного элемента, такого как электромагнит.
В других вариантах осуществления изобретения выходное отверстие 12 открывается путем перемещения поршня 6 вверх, то есть в направлении от поршня 5.
В одном из этих дополнительных вариантов осуществления изобретения после того, как будет выполнено заваривание кофе, что обычно происходит в течение заданного периода времени, второй поршень 6 перемещается назад в результате противоположного направления вращения винтов 8, 8', высвобождая таким образом пружины 7 из их сжатого состояния и образуя максимальный зазор 15. В результате клапан 13 открывает выходное отверстие 12 и кофейный напиток вытекает из заварочной камеры 2, направляясь к носику 17 для разлива пользователю.
На фиг.6 показан дополнительный вариант осуществления изобретения, в котором вместо пружин 7 на поршне 5 установлено зубчатое колесо 21, приводимое во вращение винтом 22 и входящее в зацепление с зубьями, имеющимися на поршне 6. В этом варианте осуществления изобретения объем заварочной камеры 2 можно поддерживать постоянным, поскольку винты 8, 8" не работают во время вращения винта 22 для привода зубчатого колеса 21. Таким образом, стенка 3 не будет двигаться, в то время как поршень 6 движется от нее, открывая выходное отверстие 12. В соответствии с этим поршень 5 может оставаться в положении «сжатого кофе» и клапан 13 может быть открыт для получения кофе при совмещении этапов приготовления «эспрессо» и «американо» (то есть сжатый кофе и открытое выходное отверстие).
После разлива кофе второй поршень 6 дополнительно отводят в его первое положение (фиг.3), так что заварочный модуль готов к следующему циклу приготовления. Пружины 7 теперь полностью расправлены и первый поршень 5 поднят вместе со вторым поршнем 6.
Выброс использованной порции кофе происходит в результате подъема стенки 16, которая может передвигаться очевидным способом так, что она устанавливается заподлицо с поверхностью 18. После этого приводится в действие посредством привода рычаг 19, который выталкивает комок использованного кофе в направлении сброса. Стенка 16 опускается в положение для другого цикла приготовления.
Специалистам в данной области техники понятно, что когда заварочный модуль 1 не работает, корпус 14 клапана не контактирует с поверхностями выходного отверстия, предотвращая прилипание корпуса 14 клапана к этим поверхностям, в результате чего упрощается техническое обслуживание заварочного модуля 1 по сравнению с известными модулями.
Работа заварочного модуля 1 при приготовлении кофейного напитка «американо» осуществляется следующим образом.
После того как порошок кофе будет подан в заварочную камеру 1, второй поршень 6 совместно с первым поршнем 5 в результате вращения винтов 8, 8" перемещается из его исходного первого положения по направлению к заварочной камере 2. Стенка 3 первого поршня 5 может либо приблизиться к заварочной камере 2, не сжимая порошок кофе и останавливаясь на некотором расстоянии от порошка, или может сжать порошок и отойти обратно на расстояние, достаточное для оставления зазора между порошком и стенкой 3. В обоих случаях внутренний объем заварочной камеры 2 регулируют так, чтобы он превышал объем камеры 2, используемый при приготовлении кофе «эспрессо». Следует отметить, что корпус 14 клапана не закрывает выходное отверстие 12 во время процесса заваривания, т.е. когда в камеру 2 подается вода. Кофе вытекает из камеры через открытое выходное отверстие 12 и поступает к носику 17 для разлива пользователю. Использованный порошок кофе выбрасывается, как упомянуто выше.
Первое положение второго поршня 6 таково, что клапан 13 в состоянии готовности заварочного модуля устанавливается отдельно от поверхностей выходного отверстия. Это позволяет свести к минимуму накопление твердых остатков в выходном отверстии 12 и в корпусе 14 клапана. Кофейные напитки, вытекающие из камеры 2, обеспечивают очистку выходного отверстия 12 и корпуса 14 клапана от мягких остатков.
Заварочный модуль 1 прост в изготовлении и не является дорогостоящим. Поршни 5 и 6 могут быть изготовлены из термопластического материала, например из пластика ABS (АБС, акрилонитрил-бутадиен-стирол). Упомянутые поршни 5 и 6 имеют такую форму, которая позволяет их легко соединять и разбирать, обеспечивая таким образом возможность простой их очистки от остатков.