УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКОЙ СМЕСИ
DEVICE AND METHOD FOR LIQUID MIXTURE PREPARATION

Описание
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ (ЗАЯВКИ)
Данная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки США 61/260742, поданной 12 ноября 2009 года, причем данная заявка включена в данное описание посредством ссылки во всей своей полноте, для любых целей.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Варианты осуществления изобретения в целом относятся к устройству и способам перемешивания, а более конкретно, к автоматическому перемешивающему устройству и способам перемешивания жидкости со смесью ингредиентов санитарно-гигиеническим образом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Многие смеси, которые изготавливают для потребления людьми, требуют минимального уровня осторожности при смешивании вместе ингредиентов смеси. Однако во многих случаях качество или особенность смеси можно непреднамеренно ухудшить, если при смешивании ингредиентов смеси не использовать минимальный уровень осторожности. Например, соотношения компонентов смеси могут быть некорректными вследствие смешивания неправильного количества жидкости (например, воды) с ингредиентом смеси (например, концентратом). Температура жидкости, примешиваемой к смешиваемому ингредиенту, может быть неправильной, что делает потребление смеси трудным или неприятным, а в некоторых случаях вызывает неполное растворение ингредиента смеси в жидкости. Кроме того, когда делают одну и ту же смесь в течение нескольких различных периодов времени, полученные в результате смеси могут быть непостоянными, например, смеси, сделанные в разные периоды времени, могут иметь различные соотношения компонентов смеси и могут быть приготовлены с различными температурами перемешивания.
Во многих случаях изменения качества и особенности смеси не являются результатом неаккуратности, а являются результатом обстоятельств в то время, когда готовят смесь. Например, когда смесью является питательная добавка для детей, такая как готовая смесь, смешивание может происходить в середине ночи или в условиях ограниченного времени в соответствии с потребностями ребенка. Обстоятельства ситуации со спешкой и усталостью могут неблагоприятно влиять на уровень осторожности, который используют родители, когда смешивают готовую смесь. Как известно, поддержание постоянства качества готовой смеси, потребляемой ребенком, необходимо для здоровья и хорошего самочувствия ребенка.
Для решения некоторых из проблем, имеющихся при ручном смешивании, были разработаны машины для автоматического смешивания. Машины автоматизируют дозирование соответствующего количества воды при правильной температуре в процессе смешивания с ингредиентом смеси. Полученную в результате смесь дозируют в ожидающую емкость. Некоторые из данных машин разработаны для смешивания отдельной порции смеси, например, отдельных порций кофе. В подобных машинах используют картриджи для единственной порции, которые заключают в себе ингредиент смеси, подлежащий смешиванию с водой, количество и температура которой регулируется машиной. Другие машины имеют более большой контейнер с множеством порций ингредиента смеси (например, "пакет в коробке"), который дозируется под управлением машины и смешивается с соответствующим количеством воды и при правильной температуре.
Хотя данные машины автоматизируют процесс перемешивания, машины часто сконструированы таким образом, что после того, как смесь перемешана и дозирована, на деталях машины остается остаток от смеси. Например, некоторые машины имеют канал, трубку или направляющую, которая направляет смесь в отверстие, где смесь дозируется в емкость. В других машинах устройство, которое протыкает контейнер, обеспечивая впуск и выпуск воды в процессе операции перемешивания, входит в контакт с содержимым контейнера. В результате, остаток от предыдущей операции перемешивания может загрязнять смесь текущей операции перемешивания. Данная проблема особенно существенна для машин, которые смешивают единичные порции смесей. Когда ингредиент смеси является скоропортящимся, остаток может создавать окружающие условия для роста бактерий или других организмов, которые попадут в приготовленные впоследствии смеси и могут представлять проблемы для здоровья. В данных типах машин для сохранения санитарных условий необходимы регулярная чистка и обслуживание.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 и 2 представляют собой чертежи в перспективе перемешивающего устройства согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг.3 представляет собой чертеж в перспективе закрывающего механизма согласно варианту осуществления изобретения для перемешивающего устройства.
Фиг.4 представляет собой чертеж в перспективе держателя для бутылок согласно варианту осуществления изобретения для перемешивающего устройства.
Фиг.5 представляет собой чертеж в перспективе держателя картриджа согласно варианту осуществления изобретения для перемешивающего устройства.
Фиг.6 и 7 представляют собой чертежи в перспективе картриджа согласно варианту осуществления изобретения для использования с перемешивающим устройством.
Фиг.8 представляет собой чертеж в поперечном сечении картриджа фиг.6 и 7, расположенного в держателе картриджа.
Фиг.9 представляет собой чертеж в поперечном сечении картриджа фиг.6 и 7, расположенного в держателе картриджа и проколотого прокалывающей форсункой.
Фиг.10 и 11 представляют собой чертежи в перспективе перемешивающего устройства согласно еще одному варианту осуществления изобретения.
Фиг.12 представляет собой чертеж в поперечном сечении участка перемешивающего устройства фиг.10 и 11 с контейнером для ингредиентов смеси согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг.13 представляет собой чертеж в перспективе ингредиента смеси контейнера согласно варианту осуществления изобретения для перемешивающего устройства фиг.10 и 11.
Фиг.14 и 15 представляют собой чертежи в перспективе перемешивающего устройства согласно еще одному варианту осуществления изобретения.
Фиг.16 и 17 представляют собой чертежи в поперечном сечении прокалывающего корпуса и выдвижного приспособления для картриджа согласно варианту осуществления изобретения для перемешивающего устройства.
Фиг.18 и 19 представляют собой чертежи в перспективе перемешивающего устройства согласно еще одному варианту осуществления изобретения.
Фиг.20, 21 и 22 представляют собой чертежи в поперечном сечении прокалывающего механизма и картриджа согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг.23 представляет собой чертеж в перспективе картриджа согласно варианту осуществления изобретения для использования с перемешивающим устройством.
Фиг.24 представляет собой блок-схему системы, основанной на контроллере, показывающую иллюстративное перемешивающее устройство согласно варианту осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Ниже изложены некоторые подробности с целью обеспечить удовлетворительное понимание вариантов осуществления изобретения. Однако любому квалифицированному специалисту в данной области будет ясно, что варианты осуществления изобретения могут быть реализованы на практике без данных конкретных деталей. Кроме того, конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, описанного в данном документе, представлены в качестве примера и не должны использоваться для ограничения объема правовых притязаний изобретения данными конкретными вариантами осуществления. Несмотря на то, что следующее описание будет сделано в контексте смешивания готовой смеси для детей, следует принимать во внимание, что изобретение охватывает варианты осуществления для смешивания других смесей, таких как сок, кофе и горячий шоколад, и может быть использовано в других вариантах применения, а также, например, в фармацевтических процессах. В других примерах хорошо известные схемы, сигналы управления, протоколы синхронизации по времени и программные операции не были показаны подробно для того, чтобы избежать ненужного затруднения понимания изобретения.
Фиг.1 и 2 иллюстрируют перемешивающее устройство 100 согласно варианту осуществления изобретения. Перемешивающее устройство 100 имеет закрывающийся механизм 101 типа раковины моллюска. Как будет объяснено более подробно ниже, устройство 100 принимает в закрывающем механизме 101 картриджи 1 с ингредиентом смеси, подлежащим смешиванию с жидкостью, такой как вода, согласно рецепту смешивания. Ингредиент смеси картриджа 1 может быть в твердом или жидком виде. В закрытом положении (как показано на фиг.1) перемешивающее устройство 100 протыкает картридж 1 и подает через картридж 1 нагретую или не нагретую жидкость, подлежащую смешиванию с ингредиентом смеси. Полученная в результате смесь дозируется в емкость 305. Рецепт смешивания, который может быть предварительно задан или выбран вручную в некоторых вариантах осуществления, используется перемешивающим устройством 100 для обеспечения соответствующего количества и соответствующей температуры жидкости для смеси.
Закрывающийся механизм 101 содержит верхнюю закрывающуюся часть 102 и нижнюю закрывающуюся часть 103. Верхняя закрывающаяся часть 102 содержит прокалывающий механизм (не показан на фиг.1 или 2), пользовательский интерфейс и средства управления 112 и дисплейный экран 104. Установка, управление и работа перемешивающего устройства 100 обеспечивается через использование пользовательского интерфейса и средств управления 112, например, установка времени, даты, языка и других рабочих конфигураций, выбор рецепта смешивания, температуры и/или количества жидкости и запуск операции перемешивания. Дисплейный экран 104 обеспечивает пользователю визуальную информацию. Нижняя закрывающаяся часть 103 содержит держатель 114 картриджа и подставку 115 для картриджа для приема и удерживания картриджа 1 на своем месте в процессе работы. В верхней закрывающейся части 102 помещены электронные обрабатывающие элементы, которые принимают входные данные от пользовательского интерфейса и средств управления 112 и различных датчиков. В ответ электронные обрабатывающие элементы генерируют управляющие и командные сигналы для управления работой перемешивающего устройства 100 и для выполнения операций перемешивания. В еще одном варианте осуществления изобретения в верхней закрывающейся части 102 содержится датчик (например, оптический сканер, такой как сканер штрих-кода) для получения информации от картриджа, расположенного в держателе картриджа. Верхняя закрывающаяся часть 102 шарнирно соединена с помощью задней закрывающей петли 108 с корпусом 110, в котором заключены различные составные элементы перемешивающего устройства 100. Например, нагревающие составные элементы и насосные составные элементы расположены и защищены корпусом 110. В перемешивающем устройстве 100 могут быть использованы общепринятые нагревающие и насосные составные элементы.
Перемешивающее устройство 100 дополнительно содержит нишу 113 для емкости, в которой держатель 105, который выполнен с возможностью удерживания емкости 305 на своем месте в процессе операций перемешивания, принимает емкость 305 для приема дозированной смеси. Лоток 106 для перелива установлен в нижней части ниши 113 для емкости для приема выплеска или перелива жидкости или смеси. В некоторых вариантах осуществления лоток 106 для перелива представляет собой непроницаемую для жидкости емкость, имеющую крышку со сливными отверстиями или желобками, в которые попадает выплескивание. Лоток 106 для перелива можно снимать для мойки.
В резервуаре 109 хранится жидкость, которая используется для смешивания. В некоторых вариантах осуществления резервуар 109 можно извлекать из устройства 100 для легкого наполнения. Резервуар 109 может иметь крышку, а также ручку для переноски. Резервуар 109 может также заключать в себе фильтр для воды и способ обозначения, когда фильтр необходимо заменить.
Перемешивающее устройство 100 в некоторых вариантах осуществления содержит интерфейсный модуль 111. Интерфейсный модуль 111 обеспечивает пользователю возможность взаимодействия с перемешивающим устройством 100, например, для выгрузки информации из устройства 100 или закачивания информации в него. Например, интерфейсный модуль 111 может сохранять запись о том, что распределялось в перемешивающем устройстве 100. Пользователь может брать интерфейсный модуль 111 (например, флэш-память USB), вставлять его в компьютер и загружать информацию. В других вариантах осуществления программное обеспечение для электронных обрабатывающих элементов может быть обновлено посредством загрузки нового программного обеспечения в интерфейсный модуль 111 и вставки его назад в перемешивающее устройство 100. Например, когда на рынке появляется новый продукт, пользователь может закачивать информацию в интерфейсный модуль 111, который затем может быть использован для закачивания информации в перемешивающее устройство 100 для смешивания и дозирования нового продукта. Интерфейсный модуль 111 может быть использован в некоторых вариантах осуществления для обновления информации о продукте. Например, если произошло изъятие из продажи партии ингредиента смеси, пользователь может загрузить информацию об изъятии в интерфейсный модуль 111 через вебсайт, закачать информацию об изъятии в перемешивающее устройство 100, и перемешивающее устройство 100 не будет обрабатывать какой-либо ингредиент смеси, имеющий данный номер партии. В альтернативных вариантах осуществления изобретения интерфейсный модуль 111 содержит беспроводное приемопередающее устройство для сообщения с другим беспроводным приемопередающим устройством. Например, пользователь может передавать информацию с вебсайта непосредственно в перемешивающее устройство 100 посредством портативного устройства, допускающего беспроводную связь, соединенного с Интернетом. И наоборот, информация может быть беспроводным образом выгружена из перемешивающего устройства 100 в портативное устройство или находящийся рядом компьютер.
Фиг.2 иллюстрирует перемешивающее устройство 100 с закрывающимся механизмом 101 в открытом положении. Как обсуждалось ранее, нижняя закрывающаяся часть 103 содержит держатель 114 картриджа и подставку 115 для картриджа для приема и удерживания картриджа 1 на своем месте в процессе смешивания. В открытом положении картридж 1 с ингредиентом смеси может быть помещен в держатель 114 картриджа, как показано на фиг.2. В некоторых вариантах осуществления изобретения держатель 114 картриджа содержит базовый выступ 126 держателя картриджа (фиг.5) и входной выступ 127 держателя картриджа (фиг.5), расположенные вдоль окружности держателя 114 для ориентирования и идентификации картриджа 1 (например, содержимое, концентрация, количество и т.д.). Базовый выступ 126 держателя картриджа не двигается и функционирует в качестве базовой точки. Верхнее кольцо держателя 114 картриджа вращается и защелкивается в заранее заданных местоположениях таким образом, что входной выступ 127 держателя картриджа может поворачиваться в различные положения относительно базового выступа 126 держателя картриджа. Как будет описано более подробно ниже, верхняя закрывающаяся часть 102 имеет выемку для подгонки к базовому выступу 126 держателя картриджа таким образом, чтобы вторая выемка в верхней закрывающейся части 102 располагалась в соответствии с входным выступом 127 держателя картриджа.
Фиг.3 иллюстрирует закрывающийся механизм согласно варианту осуществления изобретения. Верхняя закрывающаяся часть 102 шарнирно соединена с нижней закрывающейся частью 103 на центральных поворотных петлях 116. Задняя часть нижней закрывающейся части 103 наклоняется вокруг центральных поворотных петель 116 по мере того, как верхняя закрывающаяся часть 102 открывается таким образом, чтобы нижняя закрывающаяся часть была расположена для более легкой вставки картриджа 1 в держатель 114 картриджа. Углубление 121 держателя картриджа, расположенное в верхней закрывающейся части 102, устанавливается поверх картриджа 1 и держателя 114 картриджа, когда закрывающийся механизм 101 закрыт. Входные пазы 117 для держателя картриджа и базовый паз 118 для держателя картриджа расположены в углублении 121 для держателя картриджа и расположены так, чтобы соответствовать различным положениям входного выступа 127 держателя картриджа и базового выступа 126 держателя картриджа, соответственно.
Работа базового выступа 126 держателя картриджа (фиг.5), входного выступа 127 держателя картриджа, базового паза 118 для держателя картриджа и входных пазов 117 для держателя картриджа согласно варианту осуществления изобретения будет описана со ссылкой на фиг.3 и 5. Возвращаясь к фиг.5, держатель 114 картриджа содержит базовый выступ 126 держателя картриджа в фиксированном положении и входное кольцо 128 держателя картриджа, которое может поворачиваться и защелкиваться в фиксированных положениях для позиционирования входного выступа 127 держателя картриджа в различных местоположениях. Нижняя деталь 129 держателя картриджа выполнена с возможностью защелкивания в подставке 115 держателя картриджа (фиг.3) и прочной фиксации. Держатель 114 картриджа дополнительно содержит прижимной порог 130 держателя картриджа, на который опирается картридж 1, когда он находится на своем месте, и предоставляет точку сжатия для картриджа, когда закрывающийся механизм 101 закрыт.
Со ссылкой на фиг.3, когда закрывающийся механизм 101 закрыт, входной выступ 127 держателя картриджа (фиг.5) заходит в соответствующий входной паз 117 держателя картриджа. Когда выступ 127 входит во входной паз 117, он нажимает соответствующий переключатель, который передает информацию на электрические обрабатывающие элементы, касающуюся того, какой использовать рецепт дозирования (например, температуру, объем и т.д.) для ингредиента смеси картриджа 1. Как проиллюстрировано на фиг.3 и как будет обсуждаться более подробно ниже, картридж 1 имеет две выемки на своем пороге. Первая выемка соответствует базовому выступу 126, который не передвигается, а вторая выемка соответствует входному выступу 127. Местоположение входной выемки на картридже 1 изменяется в зависимости от содержимого картриджа. Например, когда вторая выемка в картридже 1 находится в первом положении, картридж 1 будет устанавливаться в держатель 114 картриджа, только если входной выступ 127 также повернут в первое положение. С картриджем 1, вставленным в держатель картриджа 114 и закрытым закрывающимся механизмом 101, входной выступ 127 будет подходить ко входному пазу 117, соответствующему первому положению входного выступа 127. Переключатель во входном пазу 117 будет сдавливаться входным выступом 127, и для смешивания ингредиентов смеси в картридже 1 будет использован предварительно запрограммированный рецепт смешивания, соответствующий входному пазу 117, в котором нажат переключатель. В некоторых вариантах осуществления перемешивающее устройство 100 переводят в ручной режим за счет наличия входного выступа 127 в одном из положений, во время которого рецепт смешивания может быть выбран вручную и установлен пользователем для приготовления смеси под заказ.
Использование выступов 126, 127 и входных пазов 117, 118 будет помогать предотвращению использования неправильного рецепта смешивания для конкретного ингредиента смеси. Например, когда картридж 1 содержит в себе концентрат готовой смеси для ребенка, выступы и входные пазы предотвращают вставку пользователем картриджа, имеющего концентрат для 4 унций детской готовой смеси, вместо выбора и использования рецепта смеси для предоставления 6 унций детской готовой смеси. То есть, картридж, имеющий концентрат детской готовой смеси в соотношении для получения на выходе 4 унций, должен иметь выемку в своей крышке в положении "X". Картридж на 4 унции подойдет для держателя 114 картриджа, только когда входное кольцо 128 держателя картриджа будет повернуто таким образом, чтобы входной выступ 127 находился в положении "X". С закрытым закрывающимся механизмом 101 входной выступ 127 подойдет ко входному пазу 117 в положении "X", указывая посредством этого электрическим обрабатывающим элементам использовать рецепт смеси для получения на выходе 4 унций. Для сравнения, картридж для 6 унций детской готовой смеси будет иметь входную выемку в своей крышке в положении "Y". Ошибочное смешивание будет предотвращено, потому что картридж на 6 унций не будет подходить, поскольку входной выступ 127 находится в положении "X", и входной выступ 127 не будет инициировать переключатель в положении "X" во входном пазу 117 в положении "X", поскольку крышка для картриджа для 6 унций будет закрывать входной выступ 127.
Возвращаясь к фиг.3, в некоторых вариантах осуществления датчик 119 расположен в закрывающемся углублении 121 для картриджа для получения информации о картридже 1, когда закрывающийся механизм 101 закрыт. Датчик 119 может представлять собой оптический датчик, примером которого является сканер для считывания штрих-кода. В подобном варианте осуществления сканер 119 для считывания штрих-кода будет считывать штрих-код на крышке картриджа 1. Штрих-код может быть использован для идентификации ингредиента смеси, содержащегося в картридже 1. Штрих-код может дополнительно, или в качестве альтернативы, заключать в себе информацию о правильном рецепте смешивания, например, как дозировать продукт, соотношение жидкости и концентрата и температуру жидкости. Преимущество наличия данной информации в виде штрих-кода состоит в том, что для хранения команд для электрических обрабатывающих элементов может быть использовано меньше памяти с целью правильного смешивания и дозирования смеси. Кроме того, по мере появления новых продуктов или если изменяется уровень концентрации ингредиента смеси, перемешивающее устройство 100 может приспосабливаться к новой информации. В вариантах осуществления, где ингредиентом смеси является концентрированная детская готовая смесь, более важно, чем для напитков для взрослых, чтобы у пользователя не было возможности приготовить детскую готовую смесь, используя не рекомендованные соотношения жидкости (т.е., воды) и концентрата. Например, с кофе, пользователь может готовить его более крепким или слабым по своему вкусу. Однако, с детской готовой смесью, соотношения воды с концентратом являются важными для здоровья и хорошего самочувствия ребенка. В качестве меры предосторожности у пользователя не должно быть возможности вставить картридж, разработанный для получения на выходе 4 унций, например, и случайно или намеренно выбрать получение на выходе 6 унций. Штрих-код, кодирующий рецепт смешивания, должен осуществлять данную стадию без вмешательства пользователя и предусматривать большую безопасность для получаемого на выходе продукта.
В некоторых вариантах осуществления штрихкодом является пространственный (3D) штрих-код. Через использование 3D штрихкодов может быть закодирована дополнительная информация, полезная для приготовления смеси. Например, штрих-код может заключать в себе серийный номер, номер партии и дату изготовления. С информацией данного типа, считываемой перемешивающим устройством 100, перемешивающее устройство может быть запрограммировано не дозировать продукт с закончившимся сроком годности или отозванный продукт (если пользователь загружает в машину информацию об отзыве продукции, например, через интерфейсный модуль 111). В еще одном варианте осуществления с помощью штрих-кода может быть закодировано обновление нового программного обеспечения. Например, пользователь может распечатывать штрих-код, подлежащий считыванию перемешивающим устройством 100, для обновления программного обеспечения.
Прокалывающая форсунка 120 находится в закрывающем углублении 121 для картриджа. Форсунка 120 выполнена с возможностью прокалывания картриджа 1 и предоставления жидкости в картридж 1. Форсунка 120 содержит поверхность, которая толкает внутренний прокалывающий блок картриджа 1 (показанный на фиг.8 и 9). В некоторых вариантах осуществления форсунка 120 содержит прижимной переключатель (не показан), чтобы обеспечить перемешивающему устройству 100 возможность перекрывать поток жидкости в проколотый картридж, в случае, если смесь из картриджа не дозируется.
Фиг.4 иллюстрирует держатель 105 для бутылок согласно варианту осуществления изобретения. Держатель 105 для бутылок содержит захватные приспособления 141 для удерживания емкости 305 (фиг.1) на своем месте в процессе операций перемешивания для приема смеси. Пружины 140 сжатия выступают из захватных приспособлений 141, обеспечивая смещение пружин по мере того, как захватные приспособления 141 раздвигаются, когда емкость 305 вталкивают в положение для приема смеси, обеспечивая, таким образом, прижимное усилие для удерживания емкости 305 на своем месте. Захватные приспособления 141 могут иметь ребра 142, образованные на внутренней изогнутой поверхности, которая принимает емкость 305. Ребра выполнены с возможностью обеспечения трения против направленного вниз усилия емкости 305 (например, по мере того, как смесь дозируется в емкость), обеспечивая в то же время возможность разворачивания горизонтальным усилием захватных приспособлений 141, когда емкость вставляют и извлекают.
Фиг.6 и 7 иллюстрируют картридж 1 согласно варианту осуществления изобретения. Картридж 1 содержит порог 2 картриджа, имеющий базовую выемку 5 и входную выемку 4. Как обсуждалось ранее, выемки 4, 5 соответствуют входному выступу 127 и базовому выступу 126 на держателе 114 картриджа и могут быть использованы для обеспечения правильной ориентации картриджа 1 в держателе 114, а также для предоставления информации в перемешивающее устройство 100 о картридже и/или смешиваемом ингредиенте, заключенном в картридже. Порог 2 картриджа может быть выполнен с возможностью обеспечения зажимающей поверхности между верхней поверхностью держателя 114 и поверхностью закрывающего углубления 121 картриджа для прочного удерживания картриджа на своем месте, когда закрывающийся механизм 101 находится в закрытом положении. Крышка 3 картриджа герметично закрывает содержимое картриджа 1 (т.е. ингредиент смеси). Крышка картриджа может быть образована из материала, который может быть проколот прокалывающей форсункой, а также герметично закрывает картридж 1 для сохранения количества и качества ингредиента смеси. Крышка 3 картриджа может иметь штрих-код 15, напечатанный на ней, для предоставления информации о картридже, содержимом картриджа или другой информации для вариантов осуществления перемешивающего устройства 100, имеющего сканер для считывания штрих-кода.
Ниже порога 2 картриджа имеются нижнее и верхнее прижимные ребра 7, 8 картриджа. Нижнее прижимное кольцо 7 опирается на прижимной порог 130 держателя картриджа (фиг.5) для удерживания картриджа 1 на своем месте. Дозирующая форсунка 6 картриджа под нижним прижимным кольцом действует в качестве дозирующей форсунки для смеси в процессе смешивания. Так как картридж 1 опирается в держателе 114 картриджа на нижний прижимной порог 130, дозирующая форсунка 6 картриджа (т.е. нижняя часть) может иметь различные размеры, диаметры и может суживаться к концу с множеством углов, что обеспечивает возможность удерживания изменяющихся количеств ингредиентов смеси. Дно дозирующей форсунки имеет отверстие со сточным порогом 9 для направления выходящей смеси из картриджа в емкость. Внутри отверстия имеется мембрана для удерживания содержимого, герметично закрытого в картридже 1, до его прокалывания. Как будет описано более подробно ниже, когда закрывающийся механизм 101 находится в закрытом положении, картридж 1 деформируется в области между прижимными ребрами 7 и 8 таким образом, что верхнее прижимное кольцо 8 сдавливается о нижнее прижимное кольцо 7. В результате длина картриджа 1 сужается и, как будет объяснено более подробно ниже, толкает внутренний прокалывающий блок через нижнюю мембрану в дне дозирующей форсунки 6 картриджа.
Фиг.8 и 9 иллюстрируют изображения поперечного сечения картриджа согласно варианту осуществления изобретения, расположенного в держателе 114 картриджа. Фиг.8 иллюстрирует картридж в несжатом состоянии, а фиг.9 иллюстрирует картридж в сжатом состоянии, например, когда верхняя закрывающаяся часть 102 закрывающего механизма 101 закрыта на нижнюю закрывающуюся часть 103. Как обсуждалось ранее, поверхность нижнего сдавливающего кольца 7 опирается на прижимной порог 130 держателя картриджа, когда расположена в держателе 114 картриджа.
Как показано на фиг.8, внутренний прокалывающий блок (IPU) 10 помещен в картридже 1. IPU 10 в целом полый и имеет отверстие на конце, ближнем к крышке 3 картриджа, и простирается к заостренному концу, выполненному с возможностью прокалывания мембраны на дне дозирующей форсунки 6. Опора 13 IPU удерживает IPU 10 в правильном положении в картридже и отклоняется, когда IPU 10 толкают вниз, например, когда картридж сжимают. IPU 10 содержит выходное отверстие 11 IPU, которое, когда картридж 1 сжимают, имеет часть отверстия 11 снаружи картриджа, а другую часть отверстия 11 внутри картриджа. Таким образом, обеспечивается возможность протекания жидкости в картридже в часть отверстия 11 внутри картриджа и дозирования из части отверстия 11 снаружи картриджа. В некоторых вариантах осуществления IPU 10 снабжают желобками для облегчения дозирования смеси через прокол мембраны в дне дозирующей форсунки 6 картриджа. IPU 10 дополнительно содержит отклоняющий стопор 12 IPU, который направляет жидкость, предоставляемую в открытый конец IPU 10, из прокалывающей форсунки 120 через отверстие над стопором в картридж, где она может смешиваться с ингредиентами смеси. Отклоняющий стопор 12 может также иметь отверстие, обеспечивая возможность прохождения жидкости прямо через и из дна в случае частичного прокалывания, таким образом предотвращая переполнение картриджа.
Фиг.9 иллюстрирует картридж 1, расположенный в держателе 114 картриджа и сжатый закрывающим механизмом 101 в закрытом положении. Закрывание закрывающего механизма 101 вызывает прокалывание прокалывающей форсункой 120 крышки 3 картриджа и совпадение с верхним отверстием IPU 10. Картридж 1 также сжимается таким образом, что нижнее и верхнее прижимные ребра 7, 8 сходятся вместе. Сдавливание картриджа 1 и усилие прокалывающей форсунки по отношению к IPU 10 вызывает прокалывание IPU 10 мембраны в дне картриджа 1. Жидкость предоставляется через прокалывающую форсунку 120 из трубки 131 для ввода жидкости в IPU 10. Как обсуждалось ранее, IPU 10 содержит отклоняющий стопор 12 IPU, который направляет воду в картридж для перемешивания с содержимым картриджа 1. Как также обсуждалось ранее, в проколотом положении выходное отверстие 11 IPU имеет часть внутри картриджа, в которую поступает смесь, и часть снаружи картриджа, из которой смесь дозируется. Как также показано на фиг.9, порог 2 картриджа зажимается между поверхностью держателя 114 картриджа и поверхностью закрывающего углубления 121 картриджа для удерживания картриджа 1 на своем месте в процессе смешивания.
Как проиллюстрировано на фиг.9 и как описано ранее, смешивание содержимого картриджа 1 с жидкостью, предоставляемой прокалывающей форсункой 120, происходит без вхождения в контакт какой-либо детали перемешивающего устройства 100 с содержимым в картридже 1. За счет избегания контакта с содержимым картриджа 1 чистота перемешивающего устройства 100 может поддерживаться без необходимости разборки и чистки деталей. Кроме того, за счет отсутствия вхождения в контакт частей перемешивающего устройства 100 с содержимым картриджа 1 в процессе смешивания остаток от предыдущей смеси не будет загрязнять новую смесь в процессе ее приготовления.
Фиг.10 и 11 иллюстрируют перемешивающее устройство 200 согласно варианту осуществления изобретения. Где можно, при описании перемешивающего устройства 200 будут использованы введенные ранее ссылочные номера. В отличие от перемешивающего устройства 100, вместо использования контейнера (например, картриджа), который прокалывается и в который в процессе смешивания вводится жидкость, перемешивающее устройство 200 использует ингредиенты смеси, дозируемые из контейнера (не показан) через насосный клапан, как будет описано более подробно ниже.
Перемешивающее устройство 200 содержит дверцу 201 для области 202 хранения, в которой хранится контейнер ингредиента смеси. В области 202 хранения расположен датчик 119 для получения информации о контейнере ингредиентов смеси, когда он расположен в области 202 хранения. Датчик 119 может представлять собой оптический датчик, примером которого является сканер для считывания штрих-кода. В подобном варианте осуществления сканер 119 для считывания штрих-кода будет считывать штрих-код на контейнере. В некоторых вариантах осуществления дверца 201 изолирована, а область 202 хранения изолирована посредством изоляции 203 таким образом, чтобы область 202 хранения можно было охлаждать с помощью холодильной установки (не показана), например, термоэлектрического охладителя Пельтье, содержащегося в корпусе 110. Для вентилирования внутренней части корпуса 110 могут содержаться вентиляционные отверстия 205. Корпус 204 дозирующего блока перемешивающего устройства 200 содержит дозирующий блок для жидкости для регулирования дозирования ингредиента смеси через насосный клапан и предоставления жидкости, подлежащей смешиванию с содержимым, дозируемым из контейнера. В дверцу 201 встроены средства управления 112 пользовательским интерфейсом, обеспечивая пользователю возможность управления работой перемешивающего устройства 200, как обсуждалось ранее. Также на дверце 201 содержится дисплей 104 для предоставления пользователю визуальной обратной связи и рабочей информации для перемешивающего устройства 200. Держатель 105 для бутылок расположен под корпусом 204 дозирующего блока для приема и удерживания емкости 305 в выпускной нише 113 для емкости в процессе смешивания и дозирования смеси.
Фиг.12 иллюстрирует контейнер 300 согласно варианту осуществления изобретения, расположенный в области 202 хранения. Также на фиг.12 показан термоэлектрический охладитель Пельтье 206 и вентилятор 207 для охлаждения области 202 хранения для вариантов осуществления, имеющих данный признак. Корпус 204 дозирующего блока содержит соленоидный исполнительный механизм 208, который действует с насосным клапаном 303 для регулирования потока ингредиента смеси из контейнера для смешивания. Например, в одном варианте осуществления соленоидный исполнительный механизм открывает односторонний насосный клапан в насосном клапане 303 с помощью электромагнитной силы. В некоторых вариантах осуществления насосный клапан 303 интегрирован с контейнером 300. Насосный клапан 303 может также представлять собой повторно используемое приспособление, соединенное с контейнером 300. Дозирующее устройство 209 для жидкости предоставляет жидкость (например, воду) для смешивания с содержимым контейнера 300. Жидкость, дозированная с помощью дозирующего устройства 209 для жидкости, направляется дозирующей форсункой 302 для смешивания с ингредиентом смеси, дозируемым из контейнера на кончике дозирующей форсунки 302. Сточный порог 304 дозирующей форсунки на кончике дозирующей форсунки 302 направляет смесь дальше в емкость 305, удерживаемую на своем месте захватным приспособлением 141 держателя 105 для бутылок. Например, в некоторых вариантах осуществления дозирующая форсунка 302 снабжена радиальными ребрами для направления жидкости в одну и ту же точку, в которой ингредиент смеси дозируется из дозирующей форсунки 302.
Контейнер 300 содержит участок 301 в виде коробки, в котором содержится ингредиент смеси и который имеет нижнюю часть, которая имеет форму для направления ингредиента смеси в насосный клапан 303. Например, как показано на фиг.12 и 13, нижняя часть контейнера 300 изогнута вниз таким образом, что под действием силы тяжести ингредиент смеси протекает через насосный клапан 303 в дозирующую форсунку 302. Контейнер 300 может также содержать штрих-код 13 для предоставления информации о контейнере, содержимом контейнера или другой информации для смешивания, как обсуждалось ранее.
Во время работы жидкость, дозируемая из дозирующего устройства 209 для жидкости, смешивается с ингредиентом смеси по мере его дозирования из контейнера 300 из нижней части форсунки 302. За счет наличия жидкости и ингредиента смеси, смешанных таким образом, ингредиент смеси не входит в контакт с какой-либо частью перемешивающего устройства 200. Как и с перемешивающим устройством 100, чистота перемешивающего устройства 200 может поддерживаться без необходимости разборки и чистки деталей. Кроме того, можно избегать загрязнения новой смеси в результате того, что на перемешивающем устройстве 200 отсутствует остаток от смешивания предыдущей смеси.
Фиг.14 и 15 иллюстрируют перемешивающее устройство 400 согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Где возможно, в описании перемешивающего устройства 400 будут использованы ссылочные номера, введенные ранее. В отличие от перемешивающего устройства 100, картриджи располагаются в выдвижном приспособлении 403 картриджа, которое выдвигается наружу и поворачивается вниз для облегчения вставки картриджей в держатель 114 картриджа. Фиг.14 иллюстрирует выдвижное приспособление 403 для картриджа в закрытом положении (для смешивания), а фиг.15 иллюстрирует выдвижное приспособление для картриджа в открытом положении (для вставки картриджа). Выдвижное приспособление 403 для картриджа входит назад на место под прокалывающим корпусом 401, который содержит прокалывающую форсунку 120 и закрывающее углубление 121 для картриджа. На выдвижном приспособлении 403 для картриджа могут содержаться захватные ребра 404 для помощи пользователю в его захвате при открывании или закрывании. Рукоятка 402 используется для прокалывания картриджа 1, расположенного в держателе 114 картриджа, и когда выдвижное приспособление 403 для картриджа закрывают. Прокалывающая форсунка 120 и закрывающее углубление 121 для картриджа соединены с рукояткой 402 таким образом, что когда ее двигают вниз, она будет перемещать прокалывающую форсунку 120 и закрывающее углубление 121 для картриджа в положение для удерживания картриджа на своем месте, прокалывания крышки 3 картриджа и направления внутреннего прокалывающего блока 10 картриджа 1 через нижнюю мембрану картриджа 1.
Фиг.16 и 17 иллюстрируют изображение поперечного сечения прокалывающего корпуса 401 и выдвижное приспособление 403 для картриджа согласно варианту осуществления изобретения. Фиг.16 иллюстрирует выдвижное приспособление 403 для картриджа в закрытом положении, а рукоятку 402 в нижнем положении, а фиг.17 иллюстрирует выдвижное приспособление 403 для картриджа в открытом положении, а рукоятку 402 в верхнем положении.
Как показано на фиг.16, когда выдвижное приспособление 403 для картриджа закрывают, а рукоятку 402 поворачивают вокруг шарнира 409 рукоятки в нижнее положение, прокалывающая форсунка 120 и закрывающее углубление 121 для картриджа также движутся вниз в положение для защелкивания порога 2 картриджа 1 (не показан на фиг.16 и 17) между закрывающим углублением 121 для картриджа и держателем 114 картриджа и прокалывания крышки 3 картриджа. Жидкость для перемешивания с содержимым картриджа 1 предоставляется через форсунку 120 из трубки 131 для ввода жидкости. Смешивание содержимого картриджа происходит, как описано ранее. Магниты 405 и 406 используют для притягивания и выравнивания выдвижного приспособления 402, когда оно находится в закрытом положении. Фиксирующая пружина 407 и фиксирующий рычаг 408 используются для удерживания рукоятки 402 на своем месте в нижнем положении в процессе смешивания содержимого картриджа, но когда к рукоятке 402 прикладывают достаточное усилие, обеспечивается возможность высвобождения фиксирующего рычага 408 в направлении вверх.
При открывании выдвижного приспособления 403 для картриджа рукоятку 402 помещают в верхнее положение для перемещения прокалывающей форсунки 120 и закрывающего углубления 121 для картриджа в направлении вверх и наружу по пути для вытягивания с открыванием выдвижного приспособления 403. Выдвижное приспособление 403 вытягивают с открыванием за счет вытягивания с достаточным усилием для преодоления притягивания магнитов 405, 406. Выдвижное приспособление 403 для картриджа содержит скользящий штырь 410 выдвижного приспособления и поворотный штырь 411 выдвижного приспособления, которые плавно перемещаются в направляющих 412 выдвижного приспособления по мере того, как выдвижное приспособление 403 открывают и закрывают. Скользящий штырь 410 выдвижного приспособления добавляет устойчивость, когда выдвижное приспособление 403 открывают или закрывают, и плавно движется вниз, когда выдвижное приспособление 403 полностью открывают и поворачивают вниз. Поворотный штырь 411 выдвижного приспособления также плавно движется в направляющих 412 выдвижного приспособления и помогает сохранять выравнивание по мере того, как выдвижное приспособление 403 открывают и закрывают. Когда выдвижное приспособление 403 полностью открыто, поворотный штырь 411 выдвижного приспособления функционирует в качестве шарнира таким образом, что выдвижное приспособление 403 может поворачиваться вниз, как показано на фиг.17.
Фиг.18 и 19 иллюстрируют перемешивающее устройство 500 согласно варианту осуществления изобретения. Где можно, в описании перемешивающего устройства 500 будут использоваться ссылочные номера, введенные ранее. Фиг.18 иллюстрирует перемешивающее устройство 500 с выдвижным приспособлением 503, которое может плавно двигаться в корпус 110 и/или из него и может поворачиваться вниз, обеспечивая возможность вставки картриджей в держатель 514 картриджа. Фиг.18 иллюстрирует выдвижное приспособление 503 для картриджа в закрытом положении (для смешивания), а фиг.19 иллюстрирует выдвижное приспособление 503 для картриджа в открытом положении (для вставки картриджа). Выдвижное приспособление 503 для картриджа может плавно двигаться назад на место под прокалывающим корпусом 501, выравнивая картридж в прокалывающем устройстве 555, как показано на фиг.20, 21 и 22. Магниты (не показаны) могут быть использованы для выравнивания выдвижного приспособления в предварительно заданном положении. На выдвижном приспособлении 503 для картриджа может содержаться выступ 504 выдвижного приспособления для помощи пользователю, чтобы толкать или тянуть выдвижное приспособление 503 в открытое или закрытое положение.
Перемешивающее устройство 500 может дополнительно содержать нишу 513 для емкости, в которую можно вставлять емкость 305 для приема жидкости или смеси. Лоток 506 для перелива можно вставлять на дно ниши 513 для емкости. По меньшей мере в одном варианте осуществления лоток 506 для перелива представляет собой непроницаемую для жидкости емкость, чтобы вмещать в себя перелив или выплеск жидкости или смеси, которая может быть снята для чистки.
В некоторых вариантах осуществления резервуар 509 может быть использован для хранения жидкости, которая используется для смешивания. Резервуар 509 может также быть удален из перемешивающего устройства 500 для чистки или наполнения жидкостью, подлежащий смешиванию. В резервуаре 509 может содержаться фильтр 511 наряду с индикатором фильтра для обозначения, когда у фильтра 511 истекает срок, или он может быть заменен. Резервуар 509 может заключать в себе механизмы для нагревания жидкости (не показаны) или быть соединен с механизмами для нагревания жидкости, расположенными внутри корпуса 510. В дополнительных вариантах осуществления для предоставления жидкости, подлежащей смешиванию, источник жидкости, такой как водопровод, может быть соединен с резервуаром 509 или соединен непосредственно с перемешивающим устройством 500.
Перемешивающее устройство 500 может дополнительно содержать пользовательский интерфейс и средства управления 512 и дисплейный экран 504. Установки, управление и работа перемешивающего устройства 500 могут быть облегчены с помощью пользовательского интерфейса и средств управления 512, при этом дисплейный экран 504 может предоставлять пользователю информацию о системе. Установки перемешивающего устройства 500 могут включать в себя конфигурацию соединения с сетью, обеспечивающую удаленное сообщение с пользователями по беспроводному приемопередающему устройству (не показано). В еще одном варианте осуществления беспроводное приемопередающее устройство имеет возможность сообщения по сотовым, Wi-Fi, Bluetooth, проводным или другим беспроводным сетям и может быть совместимо с любым протоколом передачи данных. Удаленное сообщение может быть использовано, например, для удаленной загрузки данных для контроля использования смешивающего устройства 500 или, в качестве альтернативы, для запуска процедуры смешивания. В одном сценарии пользователь может взаимодействовать с перемешивающим устройством 500 с удаленного устройства для запуска процесса перемешивания, а впоследствии для получения сообщения от перемешивающего устройства 500, сообщающего пользователю, что процедура смешивания завершена.
Также в перемешивающем устройстве 500 могут содержаться интерфейсы среды. По меньшей мере в одном варианте осуществления пользователь может взаимодействовать с перемешивающим устройством 500. Это может включать загрузку данных в перемешивающее устройство 500 и выгрузку данных из него. Пользователь, например, может загружать историю использования смешивающего устройства 500 и/или закачивать более современные встроенные программы.
В отличие от перемешивающего устройства 400, в перемешивающем устройстве 500 может использоваться соленоид 540 для перемещения прокалывающей форсунки 520 вниз, как показано на фиг.20. Соленоид 540 может представлять собой соленоид, имеющий любое число стадий. Фиг.20 иллюстрирует изображение поперечного сечения прокалывающей системы 555 согласно варианту осуществления изобретения. В одном варианте осуществления картридж 50 не имеет прижимных ребер, и не происходит сдавливание картриджа, когда картридж вставляют в прокалывающую систему 555. В еще одном варианте осуществления картридж 50 может иметь прижимные ребра 7, 8 по аналогии с картриджем 1, показанным ранее на фиг.8 и 9. После полной вставки в прокалывающую систему 555 картридж 50 может быть сжат таким образом, чтобы толкать прижимное кольцо 8 вниз в направлении сдавливающего кольца 7. Прокалывающая система 555 выполнена с возможностью приема и позиционирования картриджей различных форм, объемов и размеров, например, с прокалывающей системой 555 можно использовать картриджи, имеющие более длинные или более короткие дозирующие форсунки картриджа, для работы с картриджами различных объемов. В результате, картридж может сжиматься, и IPU 10 может располагаться ближе к мембране в отверстии на дне дозирующей форсунки.
После того как картридж 50 полностью вставлен в прокалывающую систему 555, пользователь может взаимодействовать с перемешивающим устройством 500 и запускать процедуру смешивания, или процедура может запускаться автоматически. После начала процесса соленоид 540 может вызывать перемещение прокалывающей форсунки 520 в направлении вниз и прокалывание крышки 3 картриджа, как показано на фиг.21. В одном варианте осуществления прокалывающая форсунка 520 может содержать определяющий температуру элемент (не показан) и измерять температуру содержимого картриджа. Определяющий температуру элемент может промываться прокалывающей форсункой 520 для предотвращения загрязнения в дальнейшем в результате контакта с ингредиентом смеси в картридже. В еще одном варианте осуществления температура содержимого картриджа может считываться с использованием инфракрасного термометра (не показан), обеспечивая возможность измерения температуры без введения в контакт прокалывающей форсунки 520 с ингредиентом смеси. Температуру жидкости, предоставляемой для смешивания с содержимым картриджа, можно регулировать на основании температуры ингредиента смеси в картридже.
Соленоид 540 может перемещать прокалывающую форсунку 520 дальше вниз, заставляя порог 515 прокалывающей форсунки 520 толкать IPU 10 вниз. Это может заставить IPU 10 проколоть мембрану в отверстии на дне дозирующей форсунки, как показано на фиг.22. С проколотой мембраной отверстия сточного порога 9 ингредиент смеси может выливаться из картриджа в емкость 305 (не показана) и перемешиваться с жидкостью из резервуара 509, который может быть инжектирован прокалывающей форсункой 520. В некоторых вариантах осуществления, после того, как прокалывающая форсунка 520 протыкает крышку 3 картриджа, жидкость предоставляется в картридж для "предварительного смешивания" с содержимым картриджа. Затем, прокалывающая форсунка перемещается дальше вниз для направления IPU 10 вниз и прокалывания дна картриджа. Дополнительно предоставляется добавочная жидкость для полного перемешивания содержимого картриджа.
Фиг.23 иллюстрирует картридж 50 согласно варианту осуществления изобретения. В отличие от картриджа 1, картридж 50 содержит базовую выемку 5 и идентифицирующий маркер 52. Как показано на фиг.19, картридж 50 вставляют в держатель 514 картриджа в выдвижном приспособлении 503 и ориентируют таким образом, чтобы базовая выемка 5 была выровнена с базовым выступом 526 держателя картриджа. В одном варианте осуществления идентифицирующий маркер может представлять собой выступ на пороге 54, а устройство 545 для считывания продукта (фиг.20) может представлять собой множество нажимных кнопок. Когда выдвижное приспособление 503 находится в закрытом положении, идентифицирующий маркер может давить на одну из нажимных кнопок устройства 545 для считывания продукта, как показано на фиг.21. Это может показывать перемешивающему устройству 500 одну или больше характеристик о содержимом картриджа 50, таких как объем, тип, дата истечения срока или марка. В других вариантах осуществления идентифицирующим маркером и устройством 545 для считывания продукта могут быть штрих-код и считыватель штрих-кода, соответственно, или могут быть радиометка и устройство для считывания радиометки, соответственно, для идентификации характеристик содержимого картриджа.
Фиг.24 иллюстрирует блок-схему системы, основанной на контроллере, показывающую типичное осуществление перемешивающего устройства 500, в котором могут быть воплощены различные аспекты представленного изобретения. В одном варианте осуществления контроллер 601 может взаимодействовать с сетевым интерфейсом 602 и интерфейсом 603 среды для облегчения удаленного сообщения и предоставления пользователю возможности локально загружать и выгружать данные, соответственно. Контроллер 601 может также принимать входные данные пользователя от пользовательского интерфейса и средств управления 512 и отображать информацию пользователю на дисплей 504. Температурный датчик 611 и устройство 545 для считывания продукта могут быть соединены с контроллером 601 для предоставления информации о картридже. Обычно, система также будет включать в себя соединение с соленоидом 540, который обеспечивает системе возможность облегчения автоматического процесса перемешивания.
Из изложенного выше следует принять во внимание, что, несмотря на то, что с целью иллюстрирования в данном документе были описаны конкретные варианты осуществления изобретения, могут быть сделаны различные модификации без отклонения от сущности и объема правовых притязаний изобретения. Соответственно, изобретение не ограничено ничем, кроме приложенной формулы изобретения.