ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КОНТУР ДЛЯ МАШИН ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЫСТРОРАСТВОРИМЫХ НАПИТКОВ, ПЕРЕПУСКНОЙ И ЗАЩИТНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ УКАЗАННОГО КОНТУРА И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЫСТРОРАСТВОРИМЫХ НАПИТКОВ
HYDRAULIC CIRCUIT FOR MACHINE FOR PREPARATION OF INSTANT BEVERAGES, PRESSURE-RELIEF AND PROTECTION VALVE FOR SAID CIRCUIT AND METHOD OF INSTANT BEVERAGE PREPARATION

Данное изобретение относится к машинам, используемым для приготовления быстрорастворимых напитков, таких как кофе и т.п.
Из уровня техники известны различные типы машин для приготовления быстрорастворимых напитков, например машины для приготовления быстрорастворимого кофе.
Они снабжены гидравлическим контуром, который обычно содержит резервуар для воды, заварочную камеру для приготовления напитка, устройства для подачи порошка указанного напитка в указанную заварочную камеру, устройства для подачи воды под давлением из резервуара через гидравлический контур и в направлении заварочной камеры и выпускной носик для быстрорастворимого напитка.
Типичные гидравлические контуры, используемые для указанной выше цели, имеют клапан, называемый соленоидным однопутевым (или многопутевым) клапаном, используемым для выполнения многих регулировочных функций.
Вода, приходящая из кипятильника, входит в указанный клапан, и он управляет избытком выдаваемой воды, подачей воды с высокой температурой или пара из специальных наружных носиков, которые может использовать пользователь, и впуском воды с высокой температурой в заварочную камеру, где приготавливается быстрорастворимый напиток, который затем выдается через наружный носик.
Используемые клапаны обычно снабжены электромагнитом и известны как соленоидные клапаны со стержнем (или иглой). Эти клапаны имеют многие недостатки:
- на них может отрицательно действовать накипь;
- они шумные;
- они могут управлять лишь фазой выдачи, поскольку они не имеют множества использований, если они не соединены последовательно или параллельно друг другу и не снабжены дополнительными кипятильниками или теплообменниками для управления паровой фазой и клапанами максимального давления для управления защитой контура;
- повторная заправка или дренаж (при необходимости) не гарантируются, когда контур не используется в течение длительных периодов времени;
- они не могут управлять переходом из парового состояния в жидкое состояние, поскольку в определенных применениях необходимо использовать специальные клапаны самозагрузки, дорогие и ненадежные, которые могут использоваться с насосами. В других случаях пользователь должен выполнять сложные и не эффективные операции вручную.
Гидравлический контур, согласно данному изобретению, обеспечивает преодоление указанных выше недостатков посредством введения топологии, основанной на одном соленоидном клапане и одном кипятильнике.
Сущность изобретения
Данное изобретение относится к гидравлическому контуру для машин приготовления быстрорастворимых напитков, перепускному и предохранительному клапану для указанного контура и к способу приготовления быстрорастворимых напитков, как указано в формуле изобретения, которая является интегральной частью данного описания.
Краткое описание чертежей
На чертежах изображено:
фиг.1 - полная схема гидравлического контура для машин, используемых для приготовления быстрорастворимых напитков, согласно данному изобретению;
фиг.2 - структура перепускного и предохранительного клапана;
фиг.3 - структура предпочтительного варианта выполнения перепускного и предохранительного клапана;
фиг.4а, 4b, 4c - структура предпочтительного варианта выполнения крана для воды/пара.
Подробное описание изобретения
На фиг.1 показана схема гидравлического контура для машин, используемых для приготовления быстрорастворимых напитков, согласно данному изобретению. Имеется резервуар 10, который соединен с выпускной трубкой 11 для содержащейся в нем воды. Эта выпускная трубка 11 направляет воду в насос 13 через расходомер 12. Указанный насос 13 соединен с кипятильником 15 через первый гасящий вибрации клапан 14, который выпускает воду в указанный резервуар, если давление превосходит специальное пороговое значение. За указанным кипятильником находится перепускной и предохранительный клапан 16, снабженный одним входом и тремя выходами. За указанным перепускным и предохранительным клапаном 16 находится клапан 18 потока напитка и кран 17 для воды/пара, используемые для регулирования подачи пара или смеси пара и воды наружу машины для приготовления быстрорастворимого напитка, так что их можно использовать, например, для приготовления других напитков.
Когда пользователь выбирает напиток, то выполняются следующие операции:
1. насос повышает давление воды, содержащейся в гидравлическом контуре,
2. когда давление гидравлического контура превысит заданное пороговое значение, предпочтительно составляющее 3 бар, вода выпускается в возвратный резервуар 19 через перепускной клапан 16,
3. после установленного интервала времени насос 13 останавливается и тем самым закрывается гидравлический контур,
4. за счет использования управляющей схемы и по меньшей мере одного температурного датчика кипятильник 15 может нагревать воду до заданной температуры,
5. на этой стадии блок выдачи напитка перемещается в рабочее положение посредством зацепления с выдачным соединительным штекером, являющимся оконечной соединительной частью гидравлического контура,
6. когда давление достигает примерно 3 бар, указанный перепускной клапан 16 направляет поток воды внутрь указанного блока выдачи,
7. напиток выдается через клапан 18 потока напитка,
8. после выдачи напитка специальный сигнал из управляющей схемы включает управляющую катушку 31 перепускного клапана 16, который открывается, уменьшая тем самым давление гидравлического контура, когда блок выдачи все еще находится в зацеплении с выдачным соединительным штекером,
9. аналогичным образом жидкость, находящаяся под давлением в блоке выдачи, вытекает через отверстие с пружиной, калиброванной на 0,2 бар, и вытекает из слива в направлении указанного возвратного резервуара 19,
10. блок выдачи возвращается в свое исходное положение,
11. повторяется операция стадии 2 для удаления возможных остатков напитка из контура.
Согласно изобретению, гидравлический контур посредством выполнения указанной выше последовательности стадий обеспечивает преодоление многочисленных недостатков, связанных с машинами для быстрорастворимых напитков уровня техники.
В результате, стадии 1-3 помогают удалять воду с неадекватной температурой из гидравлического контура и предварительно нагревать все каналы, за счет чего обеспечивается напиток с идеальной температурой.
Если насос не способен работать из-за нерегулярной работы или слишком высокого давления, то с помощью указанного расходомера 12, расположенного в гидравлическом контуре, электронный управляющий блок предупреждает, что нет прохождения жидкости. Таким образом, контур разгружается и выполняются попытки самозагрузки. Без помощи этой системы все необходимо было бы выполнять вручную, что затрудняет действия пользователя.
Стадия 6 ограничивает давление в контуре до обычного значения около 3 бар. Это улучшает безопасность и надежность машины для быстрорастворимых напитков, за счет чего исключаются также хлопки в заварочной камере, поскольку поддерживается постоянная температура на высоком уровне и обеспечивается оптимальный напиток.
Стадия 9, относящаяся к сбросу давления после заварки, обеспечивает лучшую очистку, поскольку таблетка для приготовления напитка является более сухой и температура остается постоянной.
Стадия 11 исключает обратный поток любых мелких частиц из заварочной камеры в направлении гидравлического контура. Указанные частицы могут быть вредными, поскольку они могут повреждать уплотнения или загрязнять воду, приходящую из паровой трубки, вызывая тем самым отрицательные органолептические последствия для напитка, подлежащего приготовлению. В гидравлических контурах, согласно изобретению, этот результат достигается посредством включения специальных систем однопутевых и/или двухпутевых клапанов. Размещение перепускного и предохранительного клапана 16 внутри гидравлического контура, согласно данному изобретению, уменьшает давление внутри контура и исключает необходимость предохранительного клапана, обычно используемого в машинах для приготовления быстрорастворимых напитков уровня техники. Кроме того, поскольку указанный перепускной и предохранительный клапан 16 является клапаном золотникового типа, то он способен обеспечивать уплотнение активного типа, что обеспечивает меньший шум, поскольку катушка требует меньше управляющей энергии, которой помогает давление в контуре, и исключает проблемы накипи, такие как застревающие части, и тем самым обеспечивается его позиционирование в теплой и/или содержащей известь зоне гидравлического контура, которая является безупречной для его работы.
На фиг.2 показана детальная структура указанного перепускного и предохранительного клапана 16. Он содержит в указанном порядке вход 20 для воды и пара из кипятильника 15, первый выход 21 для воды и пара, направленный к крану 17, второй выход 22 воды под давлением, направленный к клапану 18 выдачи напитка, и третий выход 23 для выпуска воды в возвратный резервуар 19, который приводится в действие соленоидным клапаном, снабженным ограничивающим максимальное давление устройством, например калиброванной пружиной, который остается закрытым во время нормальной работы и открывается, если давление превысит специальное пороговое значение, обычно около 16/20 бар, или если в управляющую катушку соленоидного клапана посылается специальный сигнал.
На фиг.3 детально показана структура предпочтительного варианта выполнения указанного перепускного и предохранительного клапана 16. Указанный выход 22, который соединен с блоком выдачи напитка, имеет клапан, снабженный пружиной, обычно калиброванной на давление около 3 бар. Дополнительно к этому, он снабжен входом, калиброванным на давление 0,2 бар, что обеспечивает прохождение жидкости с целью снятия давления с блока выдачи напитка. Указанный выход 23, используемый для слива воды в резервуар, снабжен управляющей катушкой 31, которая возбуждается подходящим сигналом, и пружиной 32, калиброванной на около 16/20 бар. Как указывалось выше, указанный перепускной и предохранительный клапан 16 предпочтительно является клапаном золотникового типа. Это позволяет комбинировать предохранительный клапан и двойной обменный клапан, расположенный между электрическим управляющим клапаном и блоком выдачи напитка, в одном корпусе.
На фиг.4 детально показана структура предпочтительного варианта выполнения крана 17 для воды/пара. На фиг.4а кран показан в первом из трех возможных положений. Имеется вход 40 и два выхода 41, 42, из которых выход 41 направлен к выходному патрубку машины, используемому для выдачи воды или пара, в то время как другой выход 42 направлен, например, к возможным устройствам, соединенным с машиной для быстрорастворимых напитков, таких как устройство для приготовления кофе со взбитыми сливками, согласно опубликованному патенту Италии №MI2005А000880. Дополнительно к этому, имеется рычаг 43 крана и ползун 45, который открывает и закрывает каналы указанного крана 17.
На фиг.4b и 4с показаны два других положения, которые может занимать указанный кран 17. Выбор выходов осуществляется посредством поворота рычага 43 крана. Указанный рычаг 43 соединен с указанным ползуном 45, который открывает или закрывает выходы, в соответствии с положением, с целью выбора требуемого выхода. Положение указанного рычага 43 определяется с помощью датчиков, например с помощью датчиков Рида, расположенных на опоре крана, и с помощью магнита 46, расположенного на указанном рычаге 43. Каждое положение рычага 43 соответствует специальной функции, например положение 1 обеспечивает выдачу воды и пара в кран, кипятильник нагревает воду до правильной температуры, и насос выдает смесь воды и пара.