УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСПЕНИВАНИЯ МОЛОКА
DEVICE FOR FOAMING MILK

Изобретение относится к области техники, связанной с устройствами для приготовления напитков. В частности, изобретение относится к устройству для получения молочной пены и молочных напитков, при этом упомянутое устройство выполнено с возможностью присоединения к машине для приготовления напитков. Оно также относится к системе для приготовления напитков с таким устройством.
Известны устройства для вспенивания молока в виде интегрированных модулей кофемашин или в виде отдельных устройств, выполненных с возможностью присоединения к кофемашинам. В ЕР 2047779 раскрыта кофемашина с присоединяемым модулем для молока, в котором используется горячий пар из кофемашины для вспенивания молока, всасываемого из емкости модуля для молока в соответствии с эффектом Вентури.
Решение, основанное на эффекте Вентури, как описанное выше, может использоваться только для приготовления горячей молочной пены. Однако часто также требуется приготовить холодную молочную пену. В ЕР 2326224, например, показан вспениватель молока, содержащий шестеренный насос в качестве центрального элемента для получения пены. На стороне впускного отверстия шестеренного насоса данный насос всасывает воздух и молоко, которое одновременно вспенивается при его перемещении шестеренками и выдается на стороне выпускного отверстия в виде вспененного молока. Опционально в шестеренный насос дополнительно может подводиться пар, так что выдаваемое вспененное молоко является теплым.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для получения молочной пены, в котором устранены недостатки известных из уровня техники решений, и которое позволяет получать молочную пену для многочисленных возможных случаев применения.
Устройство согласно изобретению для приготовления вспененного молока выполнено с возможностью присоединения к машине для приготовления напитков и для этой цели содержит по меньшей мере одно соединение для пара, получаемого с помощью машины для приготовления напитков, а также интерфейс для электрического тока, подаваемого машиной для приготовления напитков. Устройство дополнительно содержит шестеренный насос. Шестеренный насос на стороне впускного отверстия соединен с трубопроводом подвода молока и с подводом воздуха. Кроме того, на пути молока, перемещаемого шестеренным насосом, расположено смесительное сопло, к которому могут подводиться молоко, пар, а также воздух.
В настоящем документе группа из шестеренного насоса, связанного с ним подвода воздуха и трубопроводов, необходимых для транспортировки жидкости к шестеренному насосу и от него, но без смесительного сопла, называется "блоком вспенивания молока". В вариантах осуществления изобретения блок вспенивания молока может быть выполнен таким образом, что обеспечена возможность регулировки рабочего параметра в зависимости от считывания и/или ввода оператора. Под "регулировкой" в настоящем документе понимается воздействие на по меньшей мере один рабочий параметр блока вспенивания молока, который влияет на то, как этот блок работает во время активной операции вспенивания молока. Таким образом, эта регулируемость отличается от простого действия "включить/выключить", известного из уровня техники. Регулируемость в частности осуществляется таким образом, что параметр, задаваемый пользователем и/или задаваемый элементом управления, оказывает влияние на характеристики и/или количество получаемой молочной пены. В частности, регулируемый рабочий параметр может быть скоростью шестеренного насоса или количеством подаваемого воздуха (которое можно регулировать, например, с помощью клапанного блока с регулируемым отверстием клапана).
Смесительное сопло в частности может быть выполнено таким образом, что притекающий пар - который поступает из соединения для пара в смесительное сопло - обеспечивает всасывающий эффект хорошо известным способом. Всасывание воздуха и перемешивание с молоком, подаваемым к смесительному соплу, могут быть осуществлены с помощью этого всасывающего эффекта, посредством чего может быть получено вспененное молоко, при этом это молоко является теплым за счет тепла, выделяемого паром, причем данное тепло преимущественно, но не исключительно, поступает в молоко в виде теплоты конденсации. Данный всасывающий эффект может быть основан на законе Бернулли (при этом смесительное сопло может быть выполнено, например, в виде сопла Вентури) и/или на передаче импульсов, как само по себе известно в сочетании с так называемыми струйными насосами.
В вариантах осуществления изобретения подвод воздуха в смесительное сопло может иметь общее впускное отверстие с подводом воздуха к впускному отверстию шестеренного насоса и может быть осуществлен, например, путем поступления из блока вспенивания молока, при этом, соответственно, он может регулироваться посредством подходящих регулирующих средств, описанных более подробно ниже.
Подвод воздуха в смесительное сопло в альтернативном варианте также может иметь отдельное впускное отверстие и может быть реализован, например, посредством клапана, который ведет наружу в окружающую среду, и который, в случае наличия подвода пара, автоматически открывается за счет образующегося посредством этого вакуума в смесительном сопле. В частности, такой клапан может быть выполнен в виде клапана типа "утиный нос".
Смесительное сопло может быть выполнено таким образом, что всасывающий эффект описанного типа также может иметь место для молока, текущего в сопло. Последнее, однако, не обязательно ввиду возможности перемещения молока с помощью шестеренного насоса. Напротив, молоко также может входить в смесительное сопло в местоположении, в котором по существу нет вакуума.
Подвод воздуха на стороне впускного отверстия шестеренного насоса может быть реализован таким образом, что он может быть включен и отключен. Отключение подвода воздуха, в частности, имеет смысл, если теплая молочная пена должна быть получена в любом случае, при этом шестеренный насос используется только для перемещения (транспортировки) молока.
Смесительное сопло может быть расположено, например, непосредственно над выпускным отверстием молочной пены.
Устройство для приготовления вспененного молока (устройство для вспенивания молока) выполнено с возможностью приготовления холодного, а также теплого вспененного молока.
Молоко - в частности из емкости для молока, являющегося частью устройства для вспенивания молока - всасывается посредством шестеренного насоса, при этом также одновременно всасывается воздух через подвод воздуха для приготовления холодного вспененного молока. Таким образом, вспененное молоко образуется на стороне выпускного отверстия шестеренного насоса. На стороне выпускного отверстия шестеренного насоса может также находиться дроссель, при этом данный дроссель может быть выполнен посредством сужения канала для вспененного молока.
Вспененное молоко может выдаваться через выпускное отверстие для молочной пены. Смесительное сопло может быть расположено на пути от шестеренного насоса к выпускному отверстию для молочной пены, при этом в это сопло не проводится пар и, таким образом, в него также не всасывается и воздух, если необходимо приготовить холодное вспененное молоко. В этом случае смесительное сопло служит только для прохода вспененного молока.
Кроме того, трубопроводы для холодной молочной пены, поступающей из насоса, и для теплой молочной пены, образующейся в смесительном сопле, могут быть раздельными относительно друг друга вплоть до выпускного отверстия, т.е. холодная молочная пена в этом случае не проводится через смесительное сопло. Выпускное отверстие для молочной пены может в этом случае содержать отверстия для холодной и теплой молочной пены, раздельные относительно друг друга, например, отверстия, являющиеся концентричными относительно друг друга. Также возможны полностью раздельные выпускные отверстия молочной пены, пространственно существенно разделенные друг от друга и предназначенные для холодной и теплой молочной пены.
Молоко может сходным образом всасываться и перемещаться через шестеренный насос для приготовления теплого вспененного молока. Помимо молока к смесительному соплу также может подводиться пар из машины для приготовления напитков. Посредством этого создается всасывающий эффект, который был описан выше. Теплое вспененное молоко образуется вследствие смешивания холодного молока, пара и воздуха в смесительном сопле.
Подвод воздуха к шестеренному насосу - если эта возможность предусмотрена - опционально может быть отключен при приготовлении теплого вспененного молока. Если это не предусмотрено или не требуется, молоко предварительно вспенивается, пока оно все еще находится в холодном состоянии, если смесительное сопло расположено после шестеренного насоса, что является предпочтительным.
Подвод воздуха к смесительному соплу опционально также может быть выполнен с возможностью закрытия, при этом также возможно приготовление не вспененного теплого молока. В этом случае пользователь может также использовать шестеренный насос, чтобы просто переместить холодное молоко.
В вариантах осуществления изобретения блок вспенивания молока содержит корпус. Данный корпус образует камеру шестеренного насоса в некоторых случаях вместе с крышкой (которая в данном документе считается принадлежащей корпусу) и/или с другими элементами. Данная камера ограничена по отношению к нижней части посредством уплотнения. Уплотнение выполнено в виде непрерывного элемента с по меньшей мере одним отверстием клапана для всасываемого молока. Трубопровод для всасываемого молока, а также:
- электрический двигатель шестеренного насоса, приводящий в действие шестерни посредством вала, выступающего через плоскость уплотнения;
- клапанный блок для подвода воздуха;
- трубопровод для подвода воздуха;
- трубопровод подвода воздуха, ведущий к шестеренному насосу; и/или
- переходная часть к присоединительному элементу, причем данный присоединительный элемент служит для присоединения к машине для приготовления напитков и содержит соединение для пара, а также интерфейс;
расположены под уплотнением и закреплены на корпусе или образованы данным корпусом.
Данные элементы могут находиться под уплотнением, в каждом случае по отдельности или в произвольной комбинации.
Клапан типа "утиный нос" или клапаны типа "утиный нос" могут быть образованы непосредственно уплотнением для прохождения молока от нижней стороны к верхней стороне, а также, соответственно, для прохождения воздуха от нижней стороны к верхней стороне и, соответственно, для прохождения промывочной воды или промывочного пара, которые могут подводиться отдельным трубопроводом, в трубопровод для жидкости.
Очень простым образом данная конструкция обеспечивает уплотнение между областью (с верхней стороны), в которой происходит вспенивание, с одной стороны, и областью подводов и частей, приводимых в действие электричеством, с другой стороны. Благодаря данной простой конструкция с одним уплотнением обеспечиваются важные преимущества в отношении промывки.
В дополнение к указанному соединению для пара, устройство для вспенивания молока может содержать дополнительное соединение для воды, которая, например, является горячей, и/или для пара, которая/который/которые перемещаются машиной для приготовления напитков, при этом указанная вода или указанный пар могут быть использованы для сквозного промывания и очистки. Может быть предусмотрен трубопровод, проходящий от данного соединения, для промывочной воды или для промывочного пара, при этом он может, например, выходить в блок вспенивания молока и соответственно служить для сквозного промывания и, при определенных обстоятельствах, также для стерилизации шестеренного насоса, включая трубопроводы подвода и выходящие трубопроводы. Между данным трубопроводом и стороной впускного отверстия шестеренного насоса может быть расположен клапан, например, клапан типа "утиный нос", который автоматически закрывается, когда давление в области впереди шестеренного насоса ниже, чем в данном трубопроводе, что, как правило, может иметь место в течение работы шестеренного насоса без подвода промывочной воды или промывочного пара.
В вариантах осуществления изобретения машина для приготовления напитков также может иметь местоположение выпуска воздуха, через которое регулируемым образом может выпускаться воздух из внутренней части машины, в частности из клапанного блока с электронным управлением, по направлению к устройству для вспенивания молока, например, соответственно, к его шестеренному насосу. В таких вариантах осуществления устройство для вспенивания молока дополнительно может иметь соединение для воздуха, выходящего из машины для приготовления напитков и перемещаемого в блок вспенивания молока.
Как упомянуто выше, блок вспенивания молока может содержать контейнер для приема молока. В вариантах осуществления изобретения контейнер и блок вспенивания молока соответствуют друг другу в отношении их геометрии так, что блок вспенивания молока может быть помещен на контейнер и закрывать его. Опционально может иметься крышка, которая устанавливается на блоке вспенивания молока, помещенном на контейнер, а также непосредственно на контейнере, что является очень предпочтительным, если контейнер не является пустым после использования и должен храниться в холодильнике.
Изобретение также относится к системе для приготовления напитков с устройством описанного типа и дополнительно с машиной для приготовления напитков. Машина для приготовления напитков - например, кофемашина - содержит, например, контейнер для воды, водяной насос и нагреватель воды. Также имеется заварочная камера для приготовления горячего напитка из нагретой воды путем экстрагирования из материала экстрагирования. Машина для приготовления напитков также может содержать блок электроники, содержащий описанные выше элемент активации и, соответственно, регулировку клапанного блока или - если этот блок является частью устройства для вспенивания молока - соединенный с ним с возможностью сообщения. Ввод пользователя предпочтительно осуществляется в местоположении ввода данного блока электроники, при этом распознавание кофейной капсулы с материалом экстрагирования сходным образом осуществляется в некоторых случаях этим блоком электроники. Управление потоком пара также осуществляется посредством данного блока электроники.
Примеры вариантов осуществления изобретения описаны ниже со ссылками на чертежи. Одинаковые или сходные элементы обозначены на чертежах одинаковыми номерами позиций. На чертежах показано следующее:
- на фиг. 1 - вид устройства для приготовления вспененного молока (устройство для вспенивания молока);
- на фиг. 2 - устройство для вспенивания молока в разобранном виде;
- на фиг. 3 - блок вспенивания молока устройства для вспенивания молока в разобранном виде;
- на фиг. 4 - вид блока вспенивания молока в разрезе в горизонтальной плоскости;
- на фиг. 5 - частичный вид уплотнения блока вспенивания молока с элементами шестеренного насоса;
- на фиг. 6 - вид верхней части основного корпуса блока вспенивания молока в разрезе в горизонтальной плоскости;
- на фиг. 7 - вид снизу верхней части основного корпуса;
- на фиг. 8 - вид верхней части основного корпуса в разрезе в вертикальной плоскости;
- на фиг. 9 - вид клапанного блока, содержащегося в блоке вспенивания молока;
- на фиг. 10 - вид клапанного блока в разобранном виде;
- на фиг. 11а-11с - вид сверху, вертикальный вид сбоку и вертикальный вид спереди клапанного блока;
- на фиг. 12 - вид сверху блока вспенивания молока с клапанным блоком;
- на фиг. 13 - вид блока вспенивания молока в разрезе в плоскости клапанного блока;
- на фиг. 14а-14b - виды в наклоне присоединительного элемента, соответственно сверху и снизу;
- на фиг. 15а-15b - виды дополнительной части;
- на фиг. 16а-16b - виды основной части;
- на фиг. 17а-17b - виды присоединительного элемента без внешнего корпуса;
- на фиг. 18а-18с - виды частей устройства, из которых очевидна функция присоединительного элемента;
- на фиг. 19 - вид системы для приготовления напитков с устройством для вспенивания молока;
- на фиг. 20 - деталь системы для приготовления напитков, показанная в разрезе в вертикальной плоскости;
- на фиг. 21 - деталь, относящаяся к присоединению устройства для вспенивания молока к машине для приготовления напитков;
- на фиг. 22 - вид детали устройства для вспенивания молока;
- на фиг. 23 - блок-схема системы для приготовления напитков;
- на фиг. 24 - вид в разрезе устройства для вспенивания молока, выдвинутого лишь частично, с присоединительным элементом в альтернативном варианте осуществления; и
- на фиг. 25 - вид данного устройства для вспенивания молока в альтернативном варианте осуществления.
Устройство 1 для приготовления вспененного молока (устройство для вспенивания молока) показано в целом на фиг. 1. На фиг. 2 показано покомпонентное изображение его частей.
Устройство 1 содержит контейнер 3 для молока, блок 5 вспенивания молока и крышку 6.
В показанном варианте осуществления контейнер 3 для молока выполнен с двойными стенками с целью тепловой изоляции, однако также возможны конструкции с одной стенкой. Он может быть прозрачным или иметь смотровое окно для проверки уровня молока.
Контейнер 3 для молока и крышка 6 могут соответствовать друг другу таким образом, что крышка 6 также может быть помещена непосредственно на контейнер 3 для молока без расположения блока 5 вспенивания молока между ними, благодаря чему заполненный контейнер для молока с крышкой может быть помещен, например, в холодильник. Контейнер для молока и крышка также могут быть легко промыты, при этом они могут быть, например, выполнены с возможностью безопасного мытья в посудомоечной машине.
Элементы блока 5 вспенивания молока показаны в покомпонентном виде на фиг. 3. На нижней части 11 основного корпуса расположен электрический двигатель 13, являющийся частью шестеренного насоса, а также верхняя часть 14 основного корпуса. В верхней части основного корпуса выполнено боковое окно 12.
Верхняя часть 14 основного корпуса образует приблизительно круглое цилиндрическое углубление, в котором расположены шестерни 17 шестеренного насоса. Шестерни 17 шестеренного насоса приводятся в действие валом 19, соединенным с электрическим двигателем 13. Углубление уплотнено по отношению к нижней части уплотнением 21.
Помимо шестерен, вала и электрического двигателя, шестеренный насос также может иметь свой собственный корпус, или корпус, который может быть интегрирован в основной корпус или другие части, например в крышку 16 блока вспенивания молока. В показанном варианте осуществления крышка 16 блока вспенивания молока выполнена таким образом, что камера насоса, окружающая шестерни 17, образована между уплотнением 21 и крышкой 16 блока вспенивания молока благодаря сводчатому элементу 15 (также ясно виден на фиг. 12).
На основном корпусе 11,14 также закреплен клапанный блок 20.
Вниз от плоскости шестеренного насоса проходит трубка 18 всасывания молока (не показана на фиг. 3), которая выступает в контейнер 3 для молока и практически достигает его основания в собранном состоянии устройства 1.
Дополнительно под шестеренным насосом расположена соединительная часть 22. Эта часть обеспечивает уплотнение окна 12 и одновременно образует проход для соединения описанных ниже трубопроводов вспенивателя молока, которые закреплены с одной стороны на основном корпусе, и с другой стороны на присоединительном элементе.
На фиг. 3 также показана прокладка 23 и уплотнительный элемент 24 двигателя.
Присоединительный элемент содержит часть присоединительного элемента, защищенную корпусом 26 присоединительного элемента. Данная часть присоединительного элемента образована основной частью 25 и дополнительной частью 27, как описано более детально ниже. Как показано на фиг. 3, дополнительная часть 27 содержит выступающее вниз выпускное отверстие 28 для молочной пены.
На фиг. 4 показан вид сверху блока 5 вспенивания молока, выполненный в разрезе в плоскости, лежащей над плоскостью уплотнения, образованной уплотнением 21. Более светлые линии в этом виде сверху изображают элементы, расположенные еще ниже, которые сами по себе не видны.
Шестеренный насос прикреплен над плоскостью уплотнения. К шестеренному насосу ведет трубопровод 31 для жидкости верхней стороны. Он соединен с одной стороны с трубкой 18 всасывания молока и с другой стороны с трубопроводом для горячей воды и/или трубопроводом 32 подвода пара, через клапаны 42, 41 типа "утиный нос", образованные уплотнением 21, которые также ясно видны на фиг. 5. Трубопровод 34 подвода воздуха соединен с трубопроводом для жидкости верхней стороны, т.е. с шестеренным насосом на стороне впускного отверстия, также через клапан 43 типа "утиный нос", образованный уплотнением.
За шестеренным насосом расположен проход 36 для перемещаемого молока, которое уже вспенено в зависимости от выбранного рабочего состояния, при этом через данный проход это молоко снова проходит вниз через плоскость уплотнения, где оно поступает в присоединительный элемент через выходящий трубопровод 35.
На фиг. 6-8 показаны дополнительные виды верхней части 14 основного корпуса, причем на фиг. 6 показан вид в разрезе в горизонтальной плоскости, на фиг. 8 - вид в разрезе в вертикальной плоскости, и на фиг. 7 показан вид снизу.
Трубопроводы нижней стороны образованы трубками соединительной части 22, уложенными в соответствующие каналы верхней части 14 основного корпуса. Данные каналы, т.е. канал 51 для трубопровода 32 подвода горячей воды и/или пара, канал 52 для трубопровода 34 подвода воздуха и канал 53 для выходящего трубопровода 35 в частности ясно показаны в виде снизу на фиг. 7.
Уплотнение 21 (фиг. 8) зажато между верхней частью 14 основного корпуса и крышкой блока вспенивания молока (не показана на фиг. 8). Камера насоса шестеренного насоса, содержащего шестерни 17, образована между крышкой блока вспенивания молока и верхней частью основного корпуса благодаря сводчатому элементу 15 в крышке блока вспенивания молока (фиг. 3, фиг. 12).
На фиг. 8 показан дополнительный опциональный признак. Проход 36 для перемещаемого молока, которое уже вспенено в зависимости от выбранного рабочего состояния, сужен в виде дросселя. Посредством этого в шестеренном насосе образуется некоторое противодавление, благодаря которому регулируется расход. Это противодавление способствует эффективному вспениванию холодного молока.
На фиг. 9 показан вид элемента 20 клапана, на фиг. 10 показано покомпонентное изображение клапанного блока, и на фиг. 11а-11с показан клапанный блок в виде сверху в разрезе, выполненном по линии Е-Е, показанной на фиг. 11а и по линии D-D, показанной на фиг. 11а.
На фиг. 12 показан вид сверху блока вспенивания молока с клапанным блоком 20 без присоединительного элемента и трубки всасывания молока, при этом на фиг. 13 показан вид в разрезе, выполненном в вертикальной плоскости, проходящей через линию 213, показанную на фиг. 12.
Клапанный блок 20 содержит два элемента клапана в общем корпусе 61 клапана. Каждый элемент клапана содержит запорный элемент 62, на котором расположен уплотнительный элемент 63 и который выполнен с возможностью перемещения вдоль оси, в выбранном установочном положении вдоль вертикальной оси. Перемещение вверх осуществляется посредством электромагнита 64 против усилия пружины 65, напряженной между электромагнитом (или корпусом клапана) и стопорным кольцом 66. Передние части элементов клапана, образованные на верхней стороне запорными элементами и уплотнительными элементами, выступают через отверстия в верхней части 14 основного корпуса (см. фиг. 12 и 13). В закрытом состоянии уплотнительная часть 67 соответствующего уплотнительного элемента 63 прижимается усилием пружины к поверхности верхней части 14 основного корпуса вдоль периферии соответствующего отверстия.
Для обоих клапанов в каждом случае образуется камера 71 клапана между соответствующей стенкой верхней части 14 основного корпуса и уплотнением 68. Когда запорный элемент с уплотнительным элементом 63 поднимается электромагнитом, образуется приточное отверстие, через которое может течь воздух от внешней части в соответствующую камеру 71 клапана и из нее он может поступать в (общий) трубопровод подвода воздуха через соединительный патрубок или ответвление 73 для воздуха.
Два элемента клапана могут быть активированы независимо друг от друга и могут быть открыты в каждом случае по отдельности или вместе. Посредством этого могут быть созданы различные условия открытия клапана. В целом могут быть получены четыре условия открытия клапана посредством того, что лишь один из элементов клапана открыт, а другой закрыт, оба из них открыты или оба закрыты.
В вариантах осуществления может быть целесообразно, если элементы клапана и/или размер соответствующего образованного приточного отверстия выбираются с разными размерами и/или воздух, впущенный одним из элементов клапана, подвергается существенно большему сопротивлению потока, чем воздух, впущенный другим элементом клапана. В этом случае упомянутые четыре условия открытия, определенные различным образом, различны в количественном отношении. Например, приточное отверстие одного из элементов клапана может иметь размер, равный удвоенному размеру приточного отверстия другого элемента клапана, так что могут быть выбраны состояния "0" (клапан для воздуха полностью закрыт), "1/3" (открыт меньший элемент клапана), "2/3" (открыт больший элемент клапана) и "1" (открыты оба элемента клапана).
Элемент регулирования потока воздуха, такой как, например, 3/2 ходовой клапан (не показан), посредством которого путь между камерами 71 клапана и смесительным соплом или путь между камерами клапана и входом шестеренного насоса может быть открыт и соответствующий другой путь может быть закрыт, может быть расположен с соединением ниже по потоку от клапанного блока в направлении потока воздуха для регулирования того, должен ли подводиться воздух на смесительное сопло или шестеренный насос. Однако такой элемент регулирования потока воздуха может также отсутствовать, при этом регулирование осуществляется в этом случае автоматически соответствующими элементами клапана, посредством того, что данные элементы открываются благодаря вакууму на стороне выпускного отверстия и, таким образом, предотвращают обратный поток вспененного молока в соответствующий путь, который не требуется.
Конструкция и принцип действия присоединительного элемента описаны ниже со ссылками на фиг. 14а-14с. На фиг. 14а и 14b соответственно показаны виды в наклоне присоединительного элемента, соответственно сверху и снизу. На фиг. 15а и 15b показана дополнительная часть 27 в разложенном состоянии и на фиг. 15с и 15d в сложенном состоянии. На фиг. 16а и 16b показана основная часть 25. На фиг. 17а, 17b, 17с показан вид присоединительного элемента в разрезе в плоскостях А-А, В-В и С-С, показанных на фиг. 17d. На фиг. 18а показан вид устройства сверху и на фиг. 18b и 18с виды устройства в разрезе соответственно в плоскостях А-А и В-В, показанных на фиг. 18а.
Конец с лицевой стороны, который, например, на фиг. 14а и 15 с лежит впереди, при эксплуатации присоединяется к кофемашине, тогда как противоположный конец может быть присоединен к блоку 5 вспенивания молока.
Основная часть 25 в целом может быть выполнена в виде формованной части из подходящего теплостойкого пластика, и может быть изготовлена, например, в виде выполненной способом литья под давлением части. Дополнительная часть 27 изготовлена, например, из силикона. Она состоит из одной детали и в целом выполнена плоской (в виде листа) с функциональными элементами, выполненными на ней за одно целое. Совокупность плоских секций называется здесь "основанием". Между плоскими секциями 80 выполнены сочленения 81, образованные непрерывными отверстиями, а также пазообразными углублениями и обеспечивающие свободное складывание вокруг основной части 25. Размеры плоских секций 80 между пазами соответствуют размерам основной части.
Функциональные элементы дополнительной части 27 помимо выпускного отверстия 28 для молочной пены образованы проходами 82-86 и элементом 89 смесительного сопла.
Основная часть 25 образует проходной трубопровод 96, проходящий от конца на стороне кофемашины к противоположному концу и предназначенный для промывочной воды (холодной или нагретой кофемашиной) или промывочного пара, при этом упомянутая вода или пар, когда это необходимо, поступает из проходного трубопровода 96 в трубопровод 32 подвода горячей воды и/или пара и из него в промываемые элементы, в частности в шестеренный насос. Проход 86, 84 дополнительной части связан с проходным трубопроводом 96 в каждом случае на стороне кофемашины и на стороне вспенивателя молока.
Также образовано соединение для пара, через которое пар поступает из кофемашины в смесительное сопло. Соединение для пара образовано проходом 85 со связанным клапаном 87 дополнительной части 27, причем упомянутый проход выступает в соединительное отверстие 95 для пара основной части 25.
На стороне вспенивателя молока в основной части в каждом случае выполнено отверстие 92, 93 для подачи воздуха и молока, в которое выступают соответствующие проходы 82, 83 дополнительной части. Проход 82 для воздуха имеет связанный клапан 88, выполненный, как и клапан 87 для пара, в виде клапана типа "утиный нос" из одной детали с остальной частью дополнительной части 27.
Для смесительного сопла основная часть 25 имеет отверстие 99 смесительного сопла, в которое выступает элемент 89 смесительного сопла. Кроме того, на нижней стороне выполнен выступ 91 выпускного отверстия для молочной пены и окружающее его установочное кольцо 94, которые взаимодействуют с соответствующей конструкцией 90 дополнительной части.
Смесительное сопло образовано между элементом смесительного сопла и соответствующим образом сформованными камерами основной части 25.
Пар, подаваемый через соединение для пара, поступает через клапан 87 в камеру 97 смесительного сопла, как, например, хорошо показано в частности на фиг. 17с. В камере 97 смесительного сопла посредством потока пара создается вакуум, благодаря которому воздух и молоко всасываются через соответствующие проходы 82, 83 (фиг. 17b, фиг. 18b). В камере смесительного сопла образуется молочная пена, проходящая вниз через выпускное отверстие 28 для молочной пены в емкость для готовых напитков. Вспененное молоко является теплым благодаря теплоте конденсации, высвобождаемой паром.
Благодаря малому отверстию сопла, через которое с высокой скоростью выходит пар, смесительное сопло выполнено таким образом, что вследствие работы сопла образуется вакуум. Это также способствует транспортировке молока из трубопровода для молока, даже если молоко интенсивно перемещается шестеренным насосом.
Клапаны 87, 88 типа "утиный нос" закрываются, если во внутренней части камеры 97 смесительного сопла преобладает нормальное давление или слегка избыточное давление. Однако они оба автоматически открываются, если, наоборот - как только втекает пар - преобладает вакуум вследствие эффекта Бернулли и/или вследствие переноса импульсов.
Подвод воздуха в камеру смесительного сопла может также осуществляться непосредственно снаружи, например, через клапан типа "утиный нос", вместо подвода через клапанный блок, при этом в результате обеспечивается наличие двух путей для воздуха, независимых друг от друга, с одной стороны для камеры смесительного сопла и с другой стороны для шестеренного насоса.
Такая конструкция с подводом воздуха непосредственно в камеру смесительного сопла может быть также выбрана, например, для вариантов осуществления, в которых, в отличие от описанного здесь примера, отсутствуют приводные средства, приводимые в действие электричеством, (отсутствует насос, приводимый в действие электричеством), и в которых вспенивание осуществляется просто с помощью пара с использованием всасывающего эффекта смесительного сопла.
Присоединительный элемент выполнен таким образом, что выпускное отверстие 28 для молочной пены может быть расположено вблизи выпускного отверстия для горячего напитка. Для этого оно расположено в непосредственной близости от торцевой поверхности 29, присоединенной к соответствующей поверхности машины для приготовления напитков. Как описано выше, расстояние составляет не более 2,5 см, предпочтительно даже меньше. Это расстояние обычно измеряется перпендикулярно (вертикальной) плоскости, образованной торцевой поверхностью, между этой плоскостью и центральной точкой выходного отверстия из выпускного отверстия для молочной пены.
На фиг. 17с в частности ясно показан дополнительный опциональный признак. Камера 86 выпускного отверстия, через которую проходит вниз - в целом вспененное - молоко, сужается в выпускном отверстии 28 для молочной пены. Этим с одной стороны обеспечивается дополнительный эффект образования пены и гомогенизации пены, и с другой стороны обеспечивается канализирование потока молока или молочной пены.
На фиг. 19 показан вид всей системы 100 для приготовления напитков с устройством 1 для вспенивания молока и кофемашиной 101, к которой присоединено устройство 1 для вспенивания молока. На фиг. 20 показана деталь, относящаяся к данному устройству, при этом кожух выпускного отверстия изображен в разрезе.
Кофемашина, как хорошо известно для кофемашин, содержит контейнер для воды, водяной насос и нагреватель воды. Кроме того, имеется заварочная камера для приготовления кофе из нагретой воды путем экстрагирования из кофейного порошка, причем упомянутый кофейный порошок обеспечивается, например, в порционных капсулах, которые были перед этим вставлены в кофемашину перед приготовлением. В качестве альтернативы системы порционных капсул, кофемашина также может быть выполнена в виде так называемой кофемашины с функцией помола зерен, которая также содержит кофемолку, при этом она перемалывает кофейный порошок в виде порций и обеспечивает его подвод в заварочную камеру. В качестве дополнительной альтернативы, особенно если кофемашина выполнена в виде поршневой кофемашины, т.е. заварочная камера выполнена между фиксированной частью и перемещаемым поршнем, можно также предусмотреть, чтобы кофейный порошок подавался в заварочную камеру пользователем так, что он уже находится в молотом, но при этом в сыпучем (не уплотненном) состоянии.
Кофемашина дополнительно может иметь приемный контейнер для использованных порций кофейного порошка (в капсулах или в сыпучем состоянии, в зависимости от конструкции кофемашины).
На кофемашине выполнена подставка 103 для размещения емкости для напитков или чашки. Она может быть выполнена, например, в виде решетки, под которой находится приемная ванна. В вариантах осуществления подставка может быть выполнена с возможностью регулировки по высоте подходящим образом.
Выпускное отверстие 105 для кофе, через которое выходит заваренный кофе и поступает в чашку или емкость, находящуюся под ним, расположено над подставкой 103. Это выпускное отверстие расположено под кожухом 108 выпускного отверстия, образующим часть корпуса кофемашины и по меньшей мере частично покрывающим выпускное отверстие спереди и по бокам.
Кофемашина 101 образует переднюю сторону 106, от которой, как хорошо известно для других кофемашин, с одной стороны выступает подставка 103, и с другой стороны, над ней выступает кожух 108 выпускного отверстия.
От передней стороны также выступает платформа 107 вспенивателя молока, на которой размещено присоединенное устройство 1 для вспенивания молока.
Вблизи выпускного отверстия 105 для кофе, в данном случае под кожухом выпускного отверстия расположено местоположение 110 соединения для соединения присоединительного элемента с кофемашиной. Это местоположение соединения имеет местоположение 111 перемещения пара для присоединения к соединению для пара присоединительного элемента, и местоположение 112 перемещения горячей воды и/или пара для присоединения к проходному трубопроводу 83. В местоположение 111 перемещения пара и в местоположение 112 перемещения горячей воды и/или пара, при необходимости, соответственно подаются пар и горячая вода из нагревателя воды, при этом многоходовой клапан внутри кофемашины может избирательно подводить нагретую жидкость или пар к заварочному модулю, местоположению перемещения пара или местоположению 112 перемещения горячей воды и/или пара.
Местоположение соединения предпочтительно дополнительно содержит электрические контакты 113, схематически показанные на фиг. 21. Данные электрические контакты 113 образуют интерфейс на стороне машины для приготовления напитков, и при наличии присоединенного присоединительного элемента, создают электрическое соединение с соответствующими электрическими контактами элемента соединения, соединенными с электрическими выводами, ведущими через присоединительный элемент, или образованными ими. Эти электрические выводы обеспечивают подачу соответственно электричества и сигналов управления на элементы устройства для вспенивания молока, приводимые в действие электричеством, в частности на шестеренный насос.
Таким образом, можно обеспечить управление этими элементами, приводимыми в действие электричеством, в устройстве для вспенивания молока (при этом данное устройство имеет необходимые электронные блоки и получает сигналы управления от кофемашины или от блока ввода устройства для вспенивания молока), а также обеспечить размещение этих элементов в самой кофемашине. В последнем случае через электрические выводы проводятся по существу только токи, приводящие в действие элементы, приводимые в действие электричеством, согласно настройкам управления.
Присоединение устройства 1 для вспенивания молока к кожуху 108 выпускного отверстия осуществляется сбоку и в частности так, что устройство для вспенивания молока в целом располагается спереди кофемашины и сбоку кожуха 108 выпускного отверстия. Присоединение осуществляется, например, путем простого линейного бокового перемещения собранного устройства для вспенивания молока вдоль передней стороны 106.
Как показано на фиг. 21 (где показано устройство 1 для вспенивания молока в разъединенном состоянии) и в частности на фиг. 22 (устройство для вспенивания молока без кофемашины), электрические выводы и соответствующие контакты 98 на стороне присоединительного элемента выполнены на корпусе 26 присоединительного элемента. Эти выводы могут быть выполнены из изолированных проводов или витых проводов, или из ленточных проводов печатной схемы (схемная плата или гибкий печатный монтаж), или из подобных элементов.
Управление шестеренного насоса в частности выполнено так, что скорость шестеренок 17 может регулироваться, т.е. может быть выбираемой. Посредством этого пользователь может управлять скоростью перемещения и - согласно процедуре, описанной более детально ниже, - в некоторых случаях приготовлением холодного вспененного молока.
На фиг. 23 показана общая блок-схема устройства для вспенивания молока и ее соединение с машиной для приготовления напитков (кофемашиной 101). На чертеже подводы воздуха обозначены как "L". Буква D обозначает трубопровод для пара, К - трубопровод для горячего напитка, R - трубопровод для промывочной воды или пара (опционально) и S обозначает электропитание.
При этом элемент 195 активация изображен в виде части блока 121 электроники кофемашины 101. Блок 121 электроники выполнен, например, с возможностью распознания капсулы путем измерения и/или получения ввода пользователя, например, с помощью подходящего рабочего элемента с соответствующей кнопкой, с сенсорным экраном и/или подобным элементом.
При этом элемент 195 активации выполнен таким образом, что он может активировать шестеренный насос 7 и клапанный блок 20, причем может регулироваться рабочий параметр шестеренки и/или клапанного блока (управление с обратной связью). Сигналы элемента активации для клапанного блока 20 и/или шестеренного насоса 7 проходят непосредственно через местоположение 110 соединения.
Также может иметься элемент 195' активации полностью или частично в виде части устройства для вспенивания молока, в качестве альтернативы к монтажу элемента активации полностью или частично в кофемашине. Эта альтернатива изображена на фиг. 20 с помощью штрихованных линий. Электрическая энергия и, в некоторых случаях, сигналы данных могут передаваться от блока электроники к элементу 195' активации через альтернативный интерфейс 110'.
Смесительное сопло обозначено в целом номером позиции 79.
Устройство для вспенивания молока может работать следующим образом.
Для приготовления холодного вспененного молока шестеренный насос приводится в движение, когда по меньшей мере один из элементов клапана клапанного блока 20 открыт. На стороне впускного отверстия шестеренного насоса образуется вакуум благодаря действию этого насоса, при этом данный вакуум всасывает молоко через трубку 18 всасывания молока и соответствующий клапан 42 типа "утиный нос", а также воздух через клапанный блок 20 и соответствующий клапан 43 типа "утиный нос". Таким образом, в шестеренном насосе образуется молочная пена, которая проходит через проход 36 - сужение которого способствует образованию мелкопористой пены - выходной трубопровод и присоединительный элемент 25 к выпускному отверстию 28 для молочной пены и выдается там, при этом на подставку 103 обычно помещена емкость 200 для напитков.
Всасывание в целом холодного молока из контейнера 3 для молока через шестеренный насос также осуществляется для приготовления теплого вспененного молока. Этот шестеренный насос перемещает молоко в смесительное сопло. Пар из кофемашины одновременно подводится к этому соплу через соединение для пара. Как уже было объяснено выше, пар производит вакуум, который с одной стороны вызывает дополнительное всасывание молока и способствует перемещению через шестеренный насос, и с другой стороны всасывает воздух через аналогичным образом по меньшей мере частично открытый элемент 20 клапана. В камере 97 смесительного сопла молоко смешивается с нагревающим его паром, при этом в смесь одновременно добавляется воздух, так что образуются маленькие пузырьки воздуха и возникает молочная пена. Теплое вспененное молоко выдается через выпускное отверстие для молочной пены.
Как упомянуто выше и в зависимости от ситуации, 3/2-ходовый клапан или другие средства могут избирательно соединять элемент 20 клапана с шестеренным насосом 7 или с камерой 97 смесительного сопла соответственно для получения холодной и теплой молочной пены. Как упомянуто выше, подвод воздуха в камеру смесительного сопла может осуществляться не через элемент 20 клапана, а напрямую, при этом в данном случае при получении теплой молочной пены подача воздуха не может регулироваться с помощью отдельного средства.
Можно также предусмотреть ситуацию, когда пользователь может передавать только холодное молоко. В этом случае приводится в действие шестеренный насос, однако элементы клапана остаются закрытыми и пар не подводится.
Можно также предусмотреть ситуацию, когда пользователь может приготовлять теплое молоко. В этом случае элемент клапана, через который воздух может поступать в смесительную камеру, закрыт. В случае наличия отдельного клапана для камеры смесительного сопла (который отличается от варианта осуществления, изображенного на чертежах), соответствующий клапан может быть выполнен с возможностью закрытия. Может быть предусмотрено механическое закрытие этого клапана пользователем, например, вручную. Для приготовления теплого молока молоко перемещается из контейнера 3 для молока с помощью шестеренного насоса, при этом в смесительное сопло 79 одновременно подводится пар без подвода воздуха. Теплое молоко образуется вследствие смешивания холодного молока с паром, и оно затем выдается через выпускное отверстие 28 для молочной пены.
Для промывания на месте под выпускным отверстием 28 для молочной пены размещается емкость, при этом теплая вода или пар подводится через проходной трубопровод 96 и трубопровод 32 подвода горячей воды и/или пара. Одновременно приводится в движение шестеренный насос.
Однако устройство для вспенивания молока также можно легко промыть после его удаления. Контейнер 3 для молока и крышка 6 легко могут быть выполнены с возможностью безопасного мытья в посудомоечной машине. Блок 5 вспенивания молока также может быть легко снят и промыт, при этом уплотнение 21 предпочтительно выполнено за одно целое с клапанами 41, 42, 43 типа "утиный нос" и оканчивается заподлицо с поверхностью верхней части 14 основного корпуса.
Наконец, присоединительный элемент может быть легко промыт благодаря тому, что части, вступающие в контакт с молоком (основной корпус 25, дополнительная часть 27) могут быть легко отсоединены, могут быть выполнены с возможностью безопасной мойки в посудомоечной машине и также легко собраны снова в только одной единственно правильной конфигурации.
На фиг. 24 и 25 изображен альтернативный вариант осуществления изобретения. Он отличается от описанного выше варианта осуществления изобретения тем, что подача воздуха по направлению к подводу воздуха шестеренного насоса - таким образом, например, к трубопроводу 34 подвода воздуха, например, описанного типа, или непосредственно к камере насоса - не осуществляется с помощью клапанного блока, являющегося частью устройства для вспенивания молока, но происходит из машины для приготовления напитков. Для этой цели машина для приготовления напитков содержит, например, клапанный блок с электронной регулировкой. Данный клапанный блок по существу может быть основан на том же принципе действия, что и клапанный блок устройства для вспенивания молока, который описан выше. Альтернативно она может иметь другой принцип действия, например, она может иметь только один клапанный блок.
Для этой цели присоединительный элемент содержит соединение 151 для воздуха по направлению к машине для приготовления напитков. Воздух поступает через проход 152 для воздуха, который в данном случае проходит горизонтально через присоединительный элемент, в блок вспенивания молока. В представленном примере варианта осуществления изобретения секция прохода воздуха образована частью 155 трубки корпуса 26 присоединительного элемента, что, однако, не является необходимым (в случае прохода воздуха регулярная промывка не является обязательной, в отличие от трубопроводов, через которые течет молоко).
На фиг. 25 дополнительно показана возможность того, что электрические контакты могут быть образованы контактным модулем 160, при этом этот модуль может, например, содержать схемную плату или подобный элемент, и может быть выполнен с возможностью вставки в подходящее углубление в корпусе 26 присоединительного элемента.
В вариантах осуществления согласно фиг. 24 и 25 отсутствует клапанный блок, расположенный в блоке вспенивания молока.
Возможны многие другие варианты осуществления изобретения. Помимо уже описанных опций, также существует возможность обеспечить трубопроводы для холодной молочной пены (из насоса) и для теплой молочной пены (образованной в смесительном сопле), раздельные относительно друг друга вплоть до выпускного отверстия, т.е. в этом случае холодная молочная пена не проводится через смесительное сопло. В этом случае выпускное отверстие для молочной пены может иметь отверстия, раздельные относительно друг друга, например, концентричные относительно друг друга, для холодной и теплой молочной пены. Также можно использовать выпускные отверстия для молочной пены для холодной и теплой молочной пены, выполненные полностью раздельными относительно друг друга, при этом описанные выше опциональные условия для максимального расстояния между выпускным отверстием для молочной пены и выпускным отверстием для горячих напитков в этом случае применимы, например, для выпуска теплой молочной пены, поскольку часто именно эта молочная пена смешивается с горячим напитком.
Список номеров позиций
1 устройство для вспенивания молока
3 контейнер для молока
5 блок вспенивания молока
6 крышка
7 шестеренный насос
11 нижняя часть основного корпуса
12 окно
13 электрический двигатель
14 верхняя часть основного корпуса
15 сводчатый элемент (в крышке блока вспенивания молока)
16 крышка блока вспенивания молока
17 шестерни
18 трубка всасывания молока
19 вал
20 клапанный блок
21 уплотнение
22 соединительная часть
23 прокладка
24 уплотнительный элемент двигателя
25 основная часть (присоединительного элемента)
26 корпус присоединительного элемента
27 дополнительная часть
28 выпускное отверстие для молочной пены
29 торцевая поверхность
31 трубопровод для жидкости
32 трубопровод подвода горячей воды и/или пара
34 трубопровод подвода воздуха
35 выходной трубопровод
36 проход
41 клапан типа "утиный нос"
42 клапан типа "утиный нос"
43 клапан типа "утиный нос"
51 канал для трубопровода подвода горячей воды и/или пара
52 канал для трубопровода подвода воздуха
53 канал для выходного трубопровода
61 корпус клапана
62 запорный элемент
63 уплотнительный элемент
64 электромагнит
65 пружина
66 стопорное кольцо
67 уплотнительная часть
68 уплотнение
71 камера клапана
73 соединительный патрубок для воздуха
79 смесительное сопло
80 плоские секции
81 сочленение
82 проход для воздуха
83 проход (для молока)
84 проход для горячей воды или пара
85 проход для пара
86 проход для горячей воды или пара
87 клапан типа "утиный нос"
88 клапан типа "утиный нос"
89 элемент смесительного сопла
90 кольцо (конструкция) для установочного кольца
91 выступ выпускного отверстия для молочной пены
92 отверстие для подвода воздуха
93 отверстие для подвода молока
94 установочное кольцо
95 соединительное отверстие для пара
96 проходной трубопровод
97 камера смесительного сопла
98 (электрические) контакты
99 отверстие смесительного сопла
100 система для приготовления напитков
101 кофемашина
103 подставка
105 выпускное отверстие для кофе
106 передняя сторона
107 платформа вспенивателя молока
108 кожух выпускного отверстия
110 местоположение соединения
110' альтернативный интерфейс
111 местоположение перемещения пара
112  местоположение перемещения горячей воды и/или пара
113 электрические контакты
121 блок электроники
151 соединение для воздуха
152 проход для воздуха
155 часть трубки
195 элемент активации
195' альтернативный элемент активации
200 емкость для напитков