УСТРОЙСТВО ЗАВАРИВАНИЯ КОФЕ ЭСПРЕССО И СВЕЖЕЗАВАРЕННОГО КОФЕ
DEVICE FOR BREWING ESPRESSO COFFEE AND FRESHLY BREWED COFFEE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству заваривания кофе эспрессо (ES) и свежезаваренного (FB) кофе.
Более точно, настоящее изобретение относится к разновидности устройства заваривания ES и FB кофе, содержащего узел заваривания и насос для подачи воды к узлу заваривания; узел заваривания содержит камеру заваривания, имеющую ось и предназначенную для получения порции молотого кофе; впускной трубопровод для заданной подачи воды от насоса; запирающее средство, движущееся вдоль упомянутой оси для регулировки объема камеры заваривания; первый ES кофе выпускной трубопровод; второй FB кофе выпускной трубопровод и подающую магистраль, соединяющую камеру заваривания с первым и вторым выпускными трубопроводами.
Уровень техники
Устройство заваривания этого типа известно, например, из ЕР 1267685 и имеет недостаток в использовании насоса регулируемого потока, - более точно электромагнитного регулируемого хода и/или частотно-регулируемого насоса, по сути сложного и дорогостоящего - в сочетании с клапанным средством (не легким в производстве), для выбора первого или второго выпускного трубопровода в ответ на значение давления, генерируемого внутри камеры заваривания, выбранного величиной подачи насоса.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание ES и FB устройства заваривания кофе, которое является дешевым и простым в производстве и в то же время устраняет вышеупомянутые недостатки.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание ES и FB устройства заваривания кофе, предназначенного для улучшения устройства заваривания, описанного в публикации заявителя WO 2009 007804.
В соответствии с настоящим изобретением предусмотрено ES и FB устройство заваривания кофе по п.1 формулы изобретения и предпочтительно по любому из пунктов формулы изобретения, зависящих прямо или косвенно от п.1.
Краткое описание чертежей
Неограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения будет описан в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
На фиг.1 показана схема с удаленными, для ясности, частями в предпочтительном варианте осуществления устройства заваривания согласно настоящего изобретения;
На фиг.2 показано в увеличенном масштабе подробное осевое сечение по фиг.1, в первом рабочем положении;
На фиг.3 показано в увеличенном масштабе подробное осевое сечение по фиг.2;
На фиг.4 подробно показана фиг.2 во втором рабочем положении;
На фиг.5 подробно показана фиг.3 во втором рабочем положении по фиг.4;
На фиг.6 и 7 показаны подробные сечения вдоль линий VI-VI и VII-VII соответственно, по фиг.2, в соответствующих дополнительных рабочих положениях.
Оптимальный режим осуществления изобретения
Позиция 1 на фиг.1 обозначает в целом устройство заваривания для избирательного приготовления эспрессо кофе (далее ES кофе) и свежезаваренного кофе (далее FB кофе).
Устройство 1 содержит бак 2 для заданного количества воды, выход которого соединен через измеритель 3 объема со входом насоса 4 - предпочтительно электромагнитного насоса постоянной частоты с фиксированным максимальным ходом - выходом соединенного через котел 5 с впускным трубопроводом 6 узла 7 заваривания, имеющего ES кофе выпускной трубопровод 8 и FB кофе выпускной трубопровод 9, которые расположены относительно близко друг к другу, ниже по ходу от узла 7 заваривания, для выдачи соответствующих кофейных напитков из соответствующих носиков (не показаны).
Устройство 1 содержит электромагнитный клапан 10 вдоль впускного трубопровода 6, непосредственно ниже по потоку от котла 5, и перепускной трубопровод 11, проходящий через дополнительный электромагнитный клапан 12, который соединяет точку вдоль выпускного трубопровода 9 с точкой ниже по потоку от электромагнитного клапана 10 вдоль впускного трубопровода 6.
Как более четко показано на фиг.2 и 4, узел 7 заваривания содержит полый корпус - в показанном примере чашеобразный полый корпус 13, имеющий цилиндрическую боковую стенку 14 с продольной осью 15 и торцевую стенку 16, перпендикулярную оси 15 и пересекаемую впускным трубопроводом 6. Торцевая стенка 16 имеет центральное сквозное отверстие 17, соосное с осью 15, и в котором скользит шток 18 поршня 19 выталкивателя, головка 20 которого перфорирована в осевом направлении и скользит непроницаемым для жидкости образом внутри посадочного места 21, ограниченным полым корпусом 13 и для размещения на верхней части головки 20 порции 22 молотого кофе.
Узел 7 заваривания содержит также скользящий в осевом направлении поршень 23 сжатия, который, в использовании, помещен в регулируемый интервал внутри посадочного места 21 для ограничения, в посадочном месте 21 вместе с поршнем 19 выталкивателя, регулируемого объема камеры 24 заваривания для порции 22.
Поршень 23 сжатия является телескопическим с продольной осью 25, которая совпадает с продольной осью 15, когда поршень 23 сжатия вставлен внутрь посадочного места 21, как показано на фиг.2-7.
Поршень 23 сжатия содержит основной корпус 26 и головку 27, соосную с основным корпусом 26 и соединенную телескопически с основным корпусом 26 для перемещения, по отношению к основному корпусу 26, и вдоль оси 25, от нормального вытянутого положения (фиг.2) к замкнутому положению (фиг.4) в противодействие спиральной пружине 28, соосной с осью 25 и сжатой между головкой 27 и основным корпусом 26. Когда поршень 23 сжатия входит в зацепление с посадочным местом 21, объем камеры 24 заваривания, для данного положения поршня 23 сжатия, изменяется согласно положению головки 27 (фиг.2 и 4) по отношению к основному корпусу 26.
Основной корпус 26 имеет чашеобразную форму, расположенную ее вогнутой поверхностью в сторону головки 27, и содержит торцевую стенку 29 поперек оси 25 и имеющую внутреннюю поверхность 30, и цилиндрическую боковую стенку 31, соосную с осью 25, примерно такую же, но не больше в диаметре, чем посадочное место 21, и имеющую свободный край 32, вдоль внутренней периферии которого образована выточка, ограничивающая внутри боковой стенки 31 кольцевой уступ 33 поперек оси 25.
Осевое сквозное отверстие 34 образовано соосно с осью 25 через торцевую стенку 29 и содержит промежуточный внутренний кольцеобразный фланец 35, ограниченный на стороне, обращенной к головке 27, поверхностью 36 по форме усеченного конуса, которая разделяет отверстие 34 на два участка 37 и 38, причем участок 38 зацеплен непроницаемым для жидкости образом фитингом 39, определяющим начальный участок выпускного трубопровода 9.
Торцевая стенка 29 имеет еще два сквозных отверстия 40 (фиг.6 и 7) для цели, объясняемой ниже, и которые параллельны отверстию 34 и расположены на диаметрально противоположных сторонах от отверстия 34 прилегающими к внутренней поверхности боковой стенки 31.
Торцевая стенка 29 имеет боковой выступ 41, который проходит радиально в отношении к оси 25, в плоскости, перпендикулярной к плоскости, определяемой отверстиями 40, и имеет сквозное отверстие 42, проходящее радиально в отношении отверстия 34 и вмещающее непроницаемым для жидкости образом фитинг 43, определяющий начальный участок выпускного трубопровода 8. В конце, обращенном к оси 25, отверстие 42 ограничено посадочным местом 44 по форме усеченного конуса, которым отверстие 42 сообщается с участком 37 отверстия 34 через трубопровод 45, образованный в торцевой стенке 29.
Конец фитинга 43 внутри отверстия 42 образует кольцевой удерживающий буртик для калиброванной пружины 46 обратного клапана 47, который взаимодействует с кольцевым посадочным местом 44, нормально закрывая отверстие 42, и который только подключает отверстие 34 к выпускному трубопроводу 8, когда давление в трубопроводе 45 превышает заданное значение, обычно в диапазоне от 5 до 9 бар.
Головка 27 чашеобразной формы, соосная с осью 25, расположена своей вогнутой поверхностью в сторону к основному корпусу 26 и содержит трубчатую боковую стенку 48, соосную с осью 25 и закрытую, на стороне, противоположной стороне, которая обращена к основному корпусу 26, нижней стенкой 49. Внешняя периферия нижней стенки 49 выступает наружу от боковой стенки 48, имеет диаметр, по существу равный наружному диаметру боковой стенки 31, и имеет кольцевую канавку, вмещающую уплотнение 50, которое входит в зацепление с внутренней поверхностью боковой стенки 14 непроницаемым для жидкости образом. Боковая стенка 48 имеет форму и размеры для скольжения внутри боковой стенки 31 основного корпуса 26 - параллельно оси 25, и в противодействие пружине 28, сжимаемой между торцевыми стенками 29 и 49, - пока ее свободный край не остановится против кольцевого уступа 33.
Когда поршень 23 сжатия вставлен внутрь посадочного места 21, уплотнение 50 взаимодействует с боковой поверхностью посадочного места 21 непроницаемым для жидкости образом, закрывая камеру 24 заваривания вместе с уплотнением 51, установленным на периферии головки 20 поршня 19 выталкивателя.
Поверхность торцевой стенки 49, обращенная к поршню 19 выталкивателя, имеет углубление 52, вмещающее перфорированную пластину 53, закрепленную к торцевой стенке 49 рамкой 54.
Головка 27 содержит трубчатое удлинение 55, соосное с осью 25 и имеющее осевой канал, который сообщается с углублением 52 через торцевую стенку 49, и определяет подающую магистраль ES и FB кофе. Трубчатое удлинение 55 скользит внутри участка 37 отверстия 34, а также взаимодействует с основным корпусом 26, для определения COV (контактно-управляемого) переключающего клапана 57.
Здесь и далее термин "COV" предназначен для обозначения переключающего клапана, установленного на несущем корпусе и имеющего подвижный узел или переключающий элемент, который подвижен в отношении несущего корпуса и только принимает включенное положение в отношении к несущему корпусу, когда он вступает в контакт и сжимает охватывающую деталь в результате относительного перемещения между несущим корпусом и охватывающей деталью.
Клапан 57 является трехходовым переключающим клапаном для управляемого гидравлического соединения между подающей магистралью 56, трубопроводом 45 и выпускным трубопроводом 9 так, что подающая магистраль 56 соединяется с обоими, с трубопроводом 45 и выпускным трубопроводом 9, когда головка 27 находится в нормальном вытянутом положении, и сообщение между подающей магистралью 56 и выпускным трубопроводом 9 прерывается, когда головка 27 находится в замкнутом положении.
Для этой цели свободный конец трубчатого удлинения 55 имеет наконечник 58 (фиг.3 и 5), предназначенный для сцепления с поверхностью 36, имеющей форму усеченного конуса, внутреннего кольцевого фланца 35 отверстия 34, а позади наконечника 58 малого сечения конечную часть 59, которая ограничивает, с внутренней поверхностью участка 37 отверстия 34, кольцевую камеру 60, ограничивающую распределительную камеру трехходового клапана 57, в которой трубчатое удлинение 55 образует переключающий элемент, подвижный узел или ползун, а участок 37 отверстия 34 образует поверхность скольжения. Кольцевая камера 60 имеет впускное отверстие, ограниченное диаметральным отверстием 61, образованным в конечной части 59 цилиндрического расширения 55, и связывающее кольцевую камеру 60 с камерой 24 заваривания через подающую магистраль 56; первый радиальный выход ограничивается трубопроводом 45, связывающим кольцевую камеру 60 с выпускным трубопроводом 8 через обратный клапан 47; а второй осевой выход ограничивается участком 38 отверстия 34 и выпускным трубопроводом 9.
На противоположных концах конечной части 59 трубчатого удлинения 55 две кольцевые канавки вмещают соответствующие уплотнительные кольца 62 и 63, из которых уплотнительное кольцо 62 расположено между конечной частью 59 и наконечником 58, а уплотнительное кольцо 63 входит в зацепление с внутренней поверхностью участка 37 отверстия 34 непроницаемым для жидкости образом.
Только тогда, когда головка 27 находится в замкнутом положении, уплотнительное кольцо 62 зацепляет поверхность 36, имеющую форму усеченного конуса, внутреннего кольцевого фланца 35 отверстия 34 непроницаемым для жидкости образом, чтобы отсечь сообщение между кольцевой камерой 60 и выпускным трубопроводом 9.
Как показано на фиг.6 и 7, головка 27 содержит два направляющих стержня 64, которые продолжаются параллельно трубчатому удлинению 55, от торцевой стенки 49, расположенных на противоположных сторонах трубчатого удлинения 55, имеют соответствующие оси 65, параллельные оси 25 и лежащие в плоскости, определяемой осью 25 и осью отверстия 42, и каждый скользит внутри соответствующего сквозного отверстия 40 в торцевой стенке 29 основного корпуса 26 поршня 23 сжатия.
Поршень 23 сжатия содержит останавливающее и подъемное устройство 66, которое удерживает головку 27 соединенной с основным корпусом 26, когда головка 27 установлена пружиной 28 в нормальное вытянутое положение, и которое взаимодействует с полым корпусом 13, в частности условий работы, описанных ниже, для перемещения головки 27 в замкнутое положение.
Как более четко показано на фиг.6 и 7, устройство 66 ограничено по существу U-образным корпусом, содержащим центральную пластину 67, которая соосна с и перпендикулярна к оси 25, установлена контактирующей с внешней поверхностью торцевой стенки 29 основного корпуса 26 поршня 23 сжатия, имеет центральное отверстие для прохода фитинга 39 и закреплена к свободным концам стержней 64 посредством винтов 68, которые соединяют пластину 67 целиком к головке 27 и позволяют пластине 67 останавливать головку 27 свободными концами стержней 64 на одном уровне с наружной поверхностью торцевой стенки 29, когда пружина 28 устанавливает головку 27 в вытянутое положение.
U-образный корпус также содержит два крыла 69, которые проходят от диаметрально противоположных периферийных участков пластины 67, расположены на противоположных сторонах плоскости, определяемой осью 25 и осью отверстия 42, отогнуты на наружную поверхность боковой стенки 31 основного корпуса 26, и, как объяснено ниже, имеют одинаковую длину, измеренную вдоль оси 25. Крылья 69 имеют соответствующие изогнутые свободные края 70, которые соосны с осью 25, имеют одинаковый внутренний радиус, как боковая стенка 14 полого корпуса 13, лежат в плоскости, перпендикулярной оси 25, и расположены непосредственно обращенными к соответствующим участкам свободного края 71 боковой стенки 14.
Устройство 1 заваривания функционирует тремя способами в зависимости от выбора: ES кофе, FB кофе или цикл промывки.
1 - Приготовление FB кофе
Для приготовления FB кофе (фиг.2 и 3) поршень 23 сжатия установлен в начальное рабочее положение (не показано) за пределами посадочного места 21, порция 22 заранее загружена, и головка 27 установлена пружиной 28 в вытянутое положение.
Когда головка 27 находится в вытянутом положении, трехходовой клапан 57 находится в полностью открытом положении, в котором кольцевая камера 60 соединяет подающую магистраль 56 и трубопровод 45 друг с другом и с выходным трубопроводом 9. В этом положении, так как нет никакого давления в подающей магистрали 56, обратный клапан 47, очевидно, закрыт, поэтому подающая магистраль 56 сообщается только с выпускным трубопроводом 9.
Затем поршень 23 сжатия перемещают вдоль оси 25 и вставляют на расстояние, которое регулируется на основе электронной программы управления, внутрь посадочного места 21, для ограничения регулируемого объема камеры 24 заваривания, обычно больше, чем объем порции 22.
В связи с вышеприведенным следует отметить, что как только поршень 23 сжатия вставлен внутрь посадочного места 21, трение между уплотнением 50 и внутренней поверхностью посадочного места 21 будет задерживать головку 27 в отношении посадочного места 21 и перемещать ее в отношении основного корпуса 26 к замкнутому положению, но это движение головки 27 к замкнутому положению предотвращается расчетной пружиной 28 для сопротивления деформированием упомянутому трению. Другими словами, когда поршень 23 сжатия останавливается в конечном рабочем положении, показанном на фиг.2, головка 27 остается в начальном вытянутом положении, и трехходовой клапан 57 остается в начальном полностью открытом положении.
В этот момент электромагнитные клапаны 10 и 12 открыт и закрыт соответственно, и насос 4 начинает втягивать заданное количество воды, постоянно измеряемое измерителем 3 объема из резервуара, и подавать ее по входному трубопроводу 6 в камеру 24 заваривания. Как указано, насос 4 подает воду по существу с постоянной скоростью потока (литров/секунду) и при давлении, которое изменяется в соответствии с противодавлением, производимым в камере 24 заваривания обеими, - переменным гидравлическим сопротивлением, порожденным порцией 22 внутри камеры 24 заваривания и завихрением, вызванным порцией 22, и постоянным гидравлическим сопротивлением, производимым формой подающей магистрали 56 и трехходового клапана 57. Так как порция 22, однако, несущественно сжимается поршнем 23 сжатия, давление на входе насоса 4 вскоре стабилизируется в пределах 0,5-2 бар и, во всяком случае, чересчур низком давлении, для преодоления пружины 46, которая, как указано, откалибрована только для деформации и открытия обратного клапана 47, при давлении обычно в интервале от 5 до 9 бар, а обычно 5,5 бар. Обратный клапан 47, следовательно, остается закрытым и кофейный напиток, в этом случае FB кофе, вытекает из узла 7 заваривания вдоль выпускного трубопровода 9.
Когда количество воды для FB кофе достигнуто, насос 4 остановлен, и узел 7 заваривания вытесняет всю оставшуюся воду из камеры 24 заваривания.
Для этого электромагнитный клапан 10 закрыт, а поршень 23 сжатия продвинут дальше, для приведения головки 27 в контакт с порцией 22 для сжатия пружины 28 так, что свободный край боковой стенки 48 головки 27 доходит до упора о кольцевой выступ 33, т.е. головка 27 устанавливается в замкнутое положение, и сжимает порцию 22 так, чтобы "выжать" ее до по существу сухой таблетки.
В этом положении трехходовой клапан 57 находится в закрытом положении, в котором уплотнительное кольцо 62, зацепляющее поверхность 36, имеющую форму усеченного конуса, кольцевого фланца 35, отсекает кольцевую камеру 60 от выпускного трубопровода 9 так, что подающая магистраль 56 сообщается исключительно с трубопроводом 45, и по существу все остатки воды внутри камеры 24 заваривания вытесняются (очевидно в сосуд (не показан), в который подавался FB кофе). Если при вытеснении оставшейся воды давление в камере 24 заваривания падает ниже активирующего давления обратного клапана 47, тем самым закрывая его, электромагнитный клапан 12, который закрыт до тех пор, открывается, позволяя оставшейся воде достичь выпускного канала 9 по перепускному трубопроводу 11.
В этот момент поршень 23 сжатия может быть извлечен из полого корпуса 13, а сухая таблетка, сформировавшаяся в посадочном месте 21, извлечена путем активации поршня 19 выталкивателя.
При извлечении поршня 23 сжатия трение между уплотнением 50 и внутренней поверхностью посадочного места 21, в этом случае сопровождаемое противодействием от пружины 28, останавливает головку 27, до ее расположения в вытянутом положении, таким образом, перемещая трехходовой клапан 57 в открытое положение. В этом положении кольцевая камера 60 сообщается с наружной стороной вдоль выпускного канала 9, что имеет преимущество, во-первых, втягивания любой жидкости внутрь выпускного трубопровода 9 и трубопровода 45 обратно в камеру 24 заваривания и, во-вторых, соединяет камеру 24 заваривания с наружной стороной. Наружный воздух, втянутый в камеру 24 заваривания, обеспечивает дальнейшее высушивание таблетки внутри посадочного места 21, и таким образом делая более легким ее удаление поршнем 19 выталкивателя.
2 - Приготовление ES кофе
Для приготовления ES кофе (фиг.4 и 5) порция 22 загружена, камера 24 заваривания закрыта поршнем 23 сжатия и электромагнитные клапаны 10 и 12 установлены таким же образом, как для приготовления FB кофе, с той разницей, что поршень 23 сжатия продвинут для приведения головки 27 в контакт с порцией 22 для сжатия пружины 28 так, чтобы свободный край боковой стенки 48 головки 27 дошел до упора о кольцевой выступ 33, то есть головка 27 установлена в замкнутое положение, и оказывает заданное давление на порцию 22.
В этом положении трехходовой клапан 57 находится в закрытом положении, в котором уплотнительное кольцо 62, зацепляющее поверхность 36, имеющую форму усеченного конуса, кольцевого фланца 35, отсекает кольцевую камеру 60 от выпускного трубопровода 9, так что подающая магистраль 56 сообщается только с трубопроводом 45.
Когда насос 4 включен, камера 24 заваривания сначала заполняется для пропитки порции 22, а далее, давление насоса 4, - которое до этого момента остается относительно низким, и в любом случае недостаточно высоким, чтобы открыть обратный клапан 47, - возрастает настолько, чтобы сжать пружину 46 и вытеснить полученный ES кофе вдоль выпускного трубопровода 8.
Раз ES кофе разлит, подача воды под давлением в камеру 24 заваривания отключается и, как описано для приготовления FB кофе, узел 7 заваривания вытесняет из камеры 24 заваривания сначала всю оставшуюся воду, а затем сухую таблетку, образованную "выжиманием" порции 22.
3 - Промывочный цикл
Цикл промывки производится рабочим насосом 4 с узлом 7 заваривания, установленным для приготовления FB кофе, но, очевидно, с отсутствием порции 22 внутри камеры 24 заваривания.
Так, с этой установкой, электромагнитный клапан 10 открыт, электромагнитный клапан 12 закрыт, обратный клапан 47 закрыт, а подающая магистраль 56 сообщается исключительно с выпускным трубопроводом 9, вода подается с помощью насоса 4 в камеру 24 заваривания, проходит прямо вдоль выпускного трубопровода 9, таким образом промывая выпускной трубопровод 9 и камеру 24 заваривания.
В этот момент поршень 23 сжатия опущен вдоль камеры 24 заваривания, то есть приготовления ES кофе, положение на фиг.6, т.е. положение «контакта», в котором свободные края 70 крыльев 69 останавливающего и подъемного устройства 66 установлены касающимися свободного края 71 боковой стенки 14 полого корпуса 13.
В связи с вышеприведенным следует отметить, что когда узел 7 заваривания установлен для приготовления FB кофе, расстояние между свободными краями 70 и 71 больше, чем перемещение головки 27 между замкнутым и вытянутым положениями, поэтому упомянутая контактная позиция никогда не достигается во время нормальной работы устройства 1 заваривания или в FB, или в ES режиме.
Когда поршень 23 сжатия достигает положения контакта (фиг.6), головка 27, учитывая отсутствие порции 22 внутри камеры 24 заваривания, остается в вытянутом положении, поэтому даже с поршнем 23 сжатия в положении контакта вода продолжает вытекать по выпускному трубопроводу 9.
Здесь поршень 23 сжатия опущен дополнительно (фиг.7), вдоль полого корпуса 13, так что останавливающее и подъемное устройство 66 двигает головку 27 в замкнутое положение. В этой связи следует отметить, что во время этого движения головка 27 остается неподвижной по отношению к полому корпусу 13, а основной корпус 26 перемещается относительно головки 27 и полого корпуса 13.
В любом случае движение головки 27 имеет эффект отрезания подающей магистрали 56 от выпускного трубопровода 9, увеличивая давление внутри камеры 24 заваривания и открывая обратный клапан 47 настолько, что вода вытекает, таким образом промывая выпускной трубопровод 8.
Когда вода вытекает, давление в камере 24 заваривания падает ниже активирующего давления обратного клапана 47, который, следовательно, закрывается. В этот момент насос остановлен, электромагнитный клапан 10 закрыт, а клапан 12, который был закрыт до сих пор, открыт, позволяя остаткам воды, еще под небольшим давлением внутри камеры 24 заваривания, течь по перепускному трубопроводу 11 в выпускной трубопровод 9 и тем самым промывая перепускной трубопровод.
Промывка перепускного трубопровода 11 может быть завершена сохранением электромагнитного клапана 10 открытым и рабочего насоса 4 с электромагнитным клапаном 12 открытым.