УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА С ДЕФОРМИРУЕМЫМ ВЫХОДНЫМ КАНАЛОМ
BEVERAGE PREPARATION DEVICE WITH DEFORMABLE OUTLET PASSAGE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для приготовления напитка с резервуаром для жидкости, выдачной линией, присоединенной к резервуару, и насосом для перемещения жидкости из резервуара для жидкости к выдачной линии. Насос подсоединен к устройству управления и выполнен с возможностью подачи жидкости к выдачной линии с первой скоростью потока и со второй скоростью потока, которая является больше, чем первая скорость потока.
Предшествующий уровень техники
Устройство такого типа для приготовления напитков, в частности для приготовления растворимых напитков, таких как кофе, известно из NL 1023023, зарегистрированного на имя заявителя. В известном устройстве для приготовления напитка насос подает холодную воду из резервуара для холодной воды в нагревательное устройство, которое нагревает воду до температуры чуть ниже 100°С или равной 100°С. Затем вода смешивается в смесительной камере с сухим напитком таким, как растворимый кофе, для приготовления напитка, и напиток выдается из смесительной камеры в чашку или иную емкость через посредство вертикального выходного сопла. Также можно выдавать горячую воду непосредственно, без добавления порошкового компонента, например, для приготовления чая.
Известное устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что при низких скоростях выходящего потока, таких как, например, 10 мл/с, жидкость течет вдоль стенки вертикального выходного канала и прилипает к стенке. В области, где заканчивается вертикальный выходной канал, адгезия между жидкостью и стенкой приводит к неуправляемому и непредсказуемому направлению истечения из выходного отверстия. В области, где жидкость отклоняется от стенки выходного канала, образуется струя жидкости, которая под действием силы тяжести движется в неконтролируемом направлении потока в емкость, которая размещена под выходным каналом. Эта неуправляемая выдача может приводить к разбрызгиванию и/или к количеству жидкости, частично выдаваемой рядом с емкостью. Если скорость потока жидкости увеличивается, это может приводить к турбулентности жидкости. В результате этого, выдача жидкости является ненадлежащей. В случае, если в выдачную линию встроена вентиляционная трубка, увеличение уровня жидкости в выходном канале, как результат этой турбулентности, может заставлять жидкость покидать систему нежелательным образом в другом месте.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для приготовления напитка, посредством которого жидкость может выдаваться стабильным и управляемым способом. Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства для приготовления напитка, в котором выпуск жидкости может быть управляемым с разными скоростями потока. Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства для приготовления напитка, в котором может быть достигнут управляемый выпуск жидкости, по существу, при атмосферном давлении.
Сущность изобретения
Для решения поставленных задач предложено устройство для приготовления напитка, отличающееся тем, что выдачная линия содержит выходной канал с периферийной стенкой, снабженной по меньшей мере одной упругодеформируемой стеновой секцией, каковая периферийная стенка окружает относительно небольшое выдачное отверстие с первой скоростью потока и окружает большее выдачное отверстие со второй скоростью потока, с деформируемой стеновой секцией, имеющей размеры, которые являются такими, что скорости истечения жидкости с первой и второй скоростью отличаются не более чем на 20%, предпочтительно не более чем на 10%.
Периферийная стенка предпочтительно состоит из гибких или жестких стеновых секций, которые соединены друг с другом через посредство одного или более вертикальных поворотных участков. При низкой скорости потока деформируемая стеновая секция будет находиться в стянутом или расслабленном состоянии таким образом, чтобы гибкие или жесткие стеновые секции были расположены близко друг к другу и сечение выходного канала было относительно небольшим. Если скорость потока возрастает, упругодеформируемая стеновая секция будет деформироваться в результате увеличения давления в выходном канале так, чтобы гибкие или жесткие стеновые секции могли прогнуться и разместиться на большем расстоянии друг от друга, таким образом увеличивая сечение выходного канала.
Под выражением "упругодеформируемый", как используется в контексте этой заявки, подразумевается значение воспроизводимого увеличения размера, видимого в сечении выходного канала, стеновых секций под действием давления воды в выходном канале, и возвращение увеличенного размера упругодеформируемых стеновых секций к меньшему равновесному размеру, при отсутствии или уменьшении давления воды.
В альтернативном варианте осуществления, периферийная стенка выходного канала содержит эластичную стеновую секцию, которая упругодеформируется при увеличении давления таким образом, что периферийный размер периферийной стенки увеличивается. В этом случае, эластичная стеновая секция может, например, быть кольцевой или трубчатой. Путем расширения эластичной стеновой секции во все стороны достигается эффективное регулирование выдачного отверстия выходного канала для установления скорости потока жидкости при относительно высоком давлении жидкости.
В качестве альтернативы, стенка выходного канала может быть полностью выполнена из эластичного материала.
С помощью выбора деформируемого материала, толщины стенки и геометрии деформируемого материала, характеристики деформации при увеличении давления могут быть установлены таким образом, чтобы создавалось, по существу, ламинарное течение при любой скорости потока и достигалась управляемая подача.
В варианте осуществления устройства для приготовления напитка согласно настоящему изобретению, периферийная стенка образует замкнутый контур в сечении выходного канала, в котором по меньшей мере одна деформируемая стеновая секция продолжается в продольном направлении выходного канала.
Деформируемая стеновая секция может содержать линейный или полосковый поворотный элемент, при деформации которого, вследствие увеличения давления, периферийные стеновые секции, присоединенные к нему, могут прогибаться.
Обнаружено, что звездообразный контур выходного канала, имеющий по меньшей мере три точки с деформируемыми стеновыми секциями, размещаемыми по меньшей мере в области точек, а также между смежными точками, является подходящей формой для достижения стабильной подачи жидкости. Посредством такого контура можно достичь постоянной скорости потока, в частности, в диапазоне вблизи атмосферного давления.
Предпочтительно изготавливать деформируемую стеновую секцию из упругодеформируемого материала для того, чтобы сечение выдачного отверстия быстро возвращалось к своему желательному меньшему размеру при уменьшении давления жидкости.
Выходной канал с деформируемой стеновой секцией может использоваться для выдачи как горячих, так и холодных напитков (включая воду). При использовании для выдачи горячих напитков, деформируемая стеновая секция, предпочтительно, выполнена из теплостойкого пластика для того, чтобы она могла быть использована в устройстве для приготовления напитка с нагревательным элементом для нагревания жидкости до температуры в интервале 60-100°С, предпочтительно в интервале 70-90°С. Предпочтительными материалами для изготовления упругодеформируемой стеновой секции являются, например, натуральный каучук, термопластичный эластомер и силиконовый каучук.
Деформируемый выходной канал может иметь горизонтальную или вертикальную ориентацию и может функционировать при различных давлениях. В варианте осуществления, выходной канал ориентирован, по существу, вертикально и давление жидкости в выходном канале фактически равно давлению окружающей среды.
Для возможности замены деформируемой стеновой секции простым способом в случае повреждения, предпочтительно, если стеновая секция является встроенной в сопло, которое подсоединено с возможностью съема к выдачной линии. Это сопло может подсоединяться к выдачной части посредством зажимного приспособления, резьбового соединения или посредством байонетного соединения таким образом, чтобы оно могло быть отсоединено с помощью соответствующих инструментов.
Краткое описание чертежей
Некоторые варианты осуществления устройства для приготовления напитка, согласно настоящему изобретению, будут пояснены приводимым ниже описанием со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 изображает схематичный вид устройства для приготовления напитка, снабженного выходным каналом с гибкой деформируемой стеновой секцией.
Фиг.2 изображает вид в изометрии деформируемого сопла со звездообразным сечением, в частности, для использования при давлении жидкости, которое, по существу, равно давлению окружающей среды.
Фиг.3а и 3b изображают сечение деформируемого сопла в виде замкнутого контура при малой и большой скорости потока, соответственно.
Фиг.4 изображает вариант осуществления сопла с кольцевой эластичной стеновой секцией для использования в устройстве, в котором давление жидкости является выше, чем давление окружающей среды.
Фмг.5 изображает вариант осуществления трубчатого эластичного сопла для относительно высоких давлений жидкости.
Подробное описание варианта осуществления изобретения
Фиг.1 изображает устройство 1 для приготовления напитка, в частности устройства для приготовления горячего напитка, такого как кофе. Устройство 1 содержит резервуар 2 для холодной воды, нагревательное устройство 3, выдачную линию 4, выдачной элемент 5 и выходной канал 6. Выходной канал 6 содержит деформируемую стеновую секцию, например, в виде упругодеформируемого сопла 7.
Резервуар 2 для холодной воды наполнен с помощью подающей линии 10, которая подсоединена к водопроводной сети. Датчик 11 уровня в резервуаре 2 для холодной воды измеряет уровень воды и подает сигнал измерения на контроллер 12, который присоединен к крану 13 в подающей линии 10. Как только уровень воды в резервуаре 2 падает ниже заданной величины, контроллер 12 открывает кран 13 до тех пор, пока уровень воды в резервуаре не достигнет установленной максимальной величины. Холодная вода подается к нагревательному устройству 3 посредством насоса 14 через посредство водопроводящей линии 15. Вентиляционная трубка 16 подсоединена к водопроводящей линии 15 для того, чтобы позволять воздуху барботировать в этой линии с возможностью выхода в окружающую среду. Количество воды, подаваемой к нагревательному устройству 3, определяется в устройстве 18 управления с помощью измерителя 17 скорости потока, и насос выключается, когда желаемое количество холодной воды подано в нагревательное устройство 3. Устройство 18 управления снабжено одним или несколькими элементами 20 управления, такими как кнопка или кнопочный переключатель, посредством чего пользователь может ввести желаемое количество воды или желательную скорость потока, например, путем выбора определенного типа напитка или конкретного количества, которое может зависеть от размера емкости 22 (например, небольшой чашки, кружки или кувшина), в которую помещается напиток.
Горячая вода, которая находится при температуре, например, в интервале 60-100°С, подается из нагревательного устройства 3 в выдачной элемент 5 через посредство выдачной линии 4. Вентиляционная трубка 23 подсоединяет выдачную линию 4 к окружающей среде для выпуска паровоздушных пузырьков в выдачной линии и предотвращения повышения избыточного давления в этой линии. Выдачной элемент 5 может содержать смесительную камеру, в которой горячая вода смешивается с порошковым веществом для приготовления напитка, как описано в WO 2008/013451, слой кофе, через который горячая вода пропускается под давлением, или непосредственно через трубку для горячей воды в случае, если горячая вода выдается в емкость 22. Горячая вода протекает через выходной канал 6 и эластичное сопло 7 в емкость 22 через посредство выходного канала 6 при повышенном давлении в несколько десятков миллибар, т.е. фактически при атмосферном давлении, под действием силы тяжести.
Для достижения ламинарного течения через выходной канал 6 как при больших скоростях потока (например, 70 мл/с или больше), так и при малых скоростях потока (например, 10 мл/с или меньше), сопло 7 выполнено из легко деформируемого, предпочтительно эластичного материала по меньшей мере в полосковых вертикальных участках 21, 21' и 29, 29'.
Как показано на фиг.2, сопло 7 выполнено, например, посредством литья под давлением и это сопло содержит выходное отверстие 24 с центральной звездообразной трубкой 25, имеющей по меньшей мере три гибких, предпочтительно эластичных звена 26, 27, боковые стенки которых расходятся под действием давления жидкости вдоль полосковых вертикальных участков 21, 21' и 29, 29'. Удлиненное выходное отверстие 24 выполнено на основании 28, которое может быть прикреплено к выходному каналу 6. Основание 28 может быть прикреплено к выходному каналу с возможностью съема для того, чтобы иметь возможность легкой замены неисправного выходного отверстия 24 или для того, чтобы иметь возможность его чистки простым способом.
Фиг.3а иллюстрирует сечение, выполненное через выходное отверстие 24 по линии III на фиг.2, и показывает, что звездообразный замкнутый контур 30 имеет относительно небольшую площадь проточного сечения. Фиг.3b схематично показывает, что замкнутый контур 30 выходного отверстия эластично деформируется при увеличении скорости потока и имеет большую площадь проточного сечения, таким образом, чтобы скорости потока как на фиг.3а, так и фиг.3b были ламинарными и, предпочтительно, приблизительно равными друг другу.
Фиг.4 изображает вариант осуществления сопла 35, в котором стеновая секция 36, которая образует внутреннее ограничение в выходном канале 37, и выполнена из эластичного материала, который деформируется при относительно высоком давлении с целью прочистки выходного канала и расширяется, когда давление в выходном канале 37 уменьшается для образования внутреннего ограничения.
Наконец, фиг.5 изображает вариант осуществления, в котором выходной канал 40 выполнен из цилиндрического эластичного материала, например, в виде резинового шланга или шланга, выполненного из другого подходящего эластичного пластика.
Варианты осуществления, согласно фиг.4 и 5, функционируют при относительно высоких давлениях жидкости и являются менее подходящими для использования посредством устройств для приготовления напитка, согласно фиг.1, которые снабжены вентиляционной трубкой, поскольку высокое давление жидкости может приводить к втеканию воды обратно в вентиляционную трубку.