Смесительное устройство
Изобретение относится к смесительному устройству для смешивания порошкообразного растворимого экстракта, в частности кофе, с горячей водой для приготовления напитка. Смесительное устройство имеет смесительную камеру, которая выполнена в виде воронки и которую наполняют порошкообразным экстрактом и горячей водой, поступающей через подвод для горячей воды, для их смешивания. Выпускное отверстие находится в нижней области смесительной камеры и проходит к камере для приготовления пены, в которой находится ротор для приготовления пены, выполненный с возможностью приведения во вращение вокруг оси вращения, и в области дна которой находится выпускное отверстие. В смесительной камере расположен смесительный ротор, выполненный с возможностью приведения во вращение вокруг оси, а подвод для горячей воды направлен на смесительный ротор. Изобретение позволяет повысить качество смешивания порошкообразного растворимого экстракта с горячей водой с целью получения взбитой пены. 13 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к смесительному устройству для смешивания порошкообразных растворимых экстрактов, в частности кофе, в частности с горячей водой, для приготовления напитка, имеющему смесительную камеру, выполненную почти в виде воронки, которая наполняется порошкообразным экстрактом и горячей водой, подаваемой через подвод для горячей воды, где они смешиваются, и выпускное отверстие в нижней области смесительной камеры, которое ведет к камере для приготовления пены, в которой расположен ротор для приготовления пены, выполненный с возможностью приведения во вращение вокруг оси вращения, и в области дна которой находится выпускное отверстие.
В таких известных смесительных устройствах порошкообразный растворимый экстракт кофе и при необходимости сухое молоко подают в воронкообразную смесительную камеру и растворяют при помощи горячей воды, поступающей по подводу для горячей воды. Для смешивания горячей воды с кофейным экстрактом подвод для горячей воды направлен почти под прямым углом к оси вращения ротора для приготовления пены и почти тангенциально относительно боковой стенки смесительной камеры в смесительную камеру. Для того чтобы в смесительной камере получился циркулирующий поток, горячая вода должна поступать в смесительную камеру под определенным минимальным давлением. Для этого нужно прямое присоединение нагревательного устройства для подогрева воды к водопроводу, находящемуся под давлением, причем это давление держится вплоть до притока горячей воды в смесительную камеру. Тем самым можно эксплуатировать смесительное устройство только в непосредственной близости заправочного пункта водной сети.
Чтобы избежать необходимости наличия заправочного пункта, можно разместить в подводе для воды к смесительному устройству насос, вырабатывающий необходимое давление, что делает смесительное устройство дорогим и требующим больших затрат.
Поэтому задачей изобретения является создание смесительного устройства указанного типа, которое можно эксплуатировать локально, независимо от места нахождения водопровода, которое имеет простую конструкцию и дает смесь порошкообразного растворимого экстракта с горячей водой высокого качества, а также готовит хорошо взбитую пену.
Эта задача решается согласно изобретению за счет того, что в смесительной камере расположен смесительный ротор, выполненный с возможностью приведения во вращение вокруг оси вращения.
Благодаря такому выполнению горячая вода может поступать или капать в смесительную камеру без давления и там, распадаясь на мелкие капли благодаря вращательному движению смесительного ротора, циркулировать почти в радиальном направлении относительно боковой стенки смесительной камеры. Там капли попадают на порошкообразный растворимый экстракт, растворяют его и текут затем ко дну смесительной камеры, а через выпускное отверстие - в камеру для приготовления пены. С помощью ротора для приготовления пены эта смешанная жидкость также распадается на мелкие капли, циркулирует в радиальном направлении к боковой стенке камеры для приготовления пены и тем самым в нее попадают мельчайшие пузырьки воздуха, так что получается особенно хорошо взбитая пена. Вытекающий через выпускное отверстие напиток попадает затем, например, в питьевую емкость и имеет на своей поверхности хорошо взбитую пену. Смесительная камера, а также смесительный ротор расположены так, что при притоке воды последняя смачивает смесительный ротор или он также погружается в нее или утопает в ней. Таким образом, вода в смесительной камере закручивается и смешивается с порошком.
Благодаря признакам п.2 формулы изобретения жидкость попадает прямо на смесительный диск, что дает особенно быстрое смешивание до получения однородной смеси.
Для уменьшения размеров конструкции ротор для приготовления пены и смесительный ротор можно выполнить с возможностью приведения во вращения вокруг общей оси вращения, которая проходит от смесительной камеры в камеру для приготовления пены, причем нужен только один единственный привод вращения, если смесительный ротор и ротор для приготовления пены расположены с прочностью от прокручивания на расстоянии друг от друга на приводном валу общего приводного двигателя (п.3 формулы).
Выпускное отверстие камеры для приготовления пены рассчитано таким маленьким, что жидкость выходит из смесительной камеры медленно. Это дает хорошее смешивание. Выпускное отверстие можно предусмотреть также с электроклапаном, который «дает дорогу» в камеру для приготовления пены только после хорошего смешивания.
Приводной двигатель представляет собой, в частности, электромотор, расположенный в области под дном камеры для приготовления пены (п.5 формулы), так что наполнение смесительной камеры водой и растворимым экстрактом может происходить беспрепятственно с верхней стороны смесительной камеры.
Если смесительный ротор и/или ротор для приготовления пены выполнены почти в виде диска, в частности круглого диска (п.6), то жидкость, появляющаяся на поверхности вращающегося смесительного ротора или ротора для приготовления пены циркулирует благодаря центробежной силе в виде тонкой пленки в радиальном направлении наружу, причем эта пленка распадается затем на мелкие капли, которые с большой скоростью попадают на боковые стенки смесительной камеры и камеры для приготовления пены. Это приводит к хорошему качеству смешивания в смесительной камере и к высокой степени проникновения пузырьков воздуха в камере для приготовления пены. Таким образом, и при малых количествах напитка обеспечивается хорошее смешивание.
Предпочтительно смесительная камера имеет на своей верхней стороне отверстие для подачи, через которое в смесительную камеру может поступать горячая вода через подвод для горячей воды (п.7).
Простым образом смесительный ротор и ротор для приготовления пены можно приводить в движение вместе, если ось вращения смесительного ротора и ротора для приготовления пены проходит почти коаксиально относительно выпускного отверстия и тем самым отпадает необходимость в каком-либо дополнительном сквозном отверстии для приводного вала (п.8).
Если плоскость смесительного ротора находится в почти конической области дна смесительной камеры (п.9), то капли воды, попадающие с большой скоростью на эту коническую область, поворачивают к верхней стороне смесительной камеры и падают оттуда в виде дуги в радиальном направлении внутрь и опять на смесительный ротор, так что возникает цикл смешивания, который обеспечивает особенно хорошее смешивание воды с растворимым экстрактом. Этот цикл смешивания обеспечивает также то, что частицы растворимого экстракта не могут прилипнуть к стенкам смесительной камеры, и стенки омываются потоком жидкости. Таким образом, смесительная камера остается чистой.
Для равномерного распределения воды в смесительной камере впускное отверстие подвода горячей воды можно направить почти коаксиально относительно оси вращения (п.10).
Если выпускное отверстие выполнено с возможностью запирания при помощи клапана (п.11), то перед дальнейшим прохождением смешиваемой жидкости в камеру для приготовления пены сначала может происходить хорошее перемешивание жидкости.
Никаких особо подвижных частей клапана не требуется, если ротор для приготовления пены, когда он не вращается, имеет форму почти чаши и своим обегающим в радиальном направлении краем, окружая выпускное отверстие, плотно прилегает с упругим предварительным натяжением к разделительной стенке между смесительной камерой и камерой для приготовления пены, а когда вращается, то принимает почти плоскую форму под воздействием центробежной силы (п.12).
При этом для отдельного приготовления пены на стороне ротора для приготовления пены, отвернутой от выпускного отверстия, можно разместить второй ротор для приготовления пены на приводном валу с прочностью от прокручивания, который проходит в виде диска почти в радиальном направлении и имеет предпочтительно больший диаметр, чем первый ротор для приготовления пены (п.13).
Другая возможность для формирования клапана без особенно подвижных его частей состоит в том, что смесительный ротор, когда он не вращается, имеет форму почти чаши и своим обегающим в радиальном направлении краем, окружая выпускное отверстие, с упругим предварительным натяжением плотно прилегает ко дну смесительной камеры, а во вращаемом состоянии принимает почти плоскую форму под воздействием центробежной силы (п.14).
Для того чтобы в невращаемом состоянии клапан был надежно закрыт и вода сначала могла попасть в смесительную камеру, не проходя сразу дальше в камеру для приготовления пены, ротор для приготовления пены и/или смесительный ротор могут иметь на своем обегающем в радиальном направлении краю кольцеобразный уплотнительный бортик или кольцеобразный уплотнительный язычок (п.15).
Примеры выполнения изобретения представлены на чертежах и далее описываются более подробно.
На фиг.1 - поперечное сечение первого примера выполнения смесительного устройства.
На фиг.2 - смесительное устройство согласно фиг.1 с демонстрацией путей прохождения смешиваемой жидкости.
На фиг.3 - поперечное сечение второго примера выполнения смесительного устройства.
На фиг.4 - смесительное устройство согласно фиг.3 с наполненной смесительной камерой и закрытым выпускным отверстием смесительной камеры.
На фиг.5 - смесительное устройство согласно фиг.3 с открытым выпускным отверстием смесительной камеры.
На фиг.6 - поперечное сечение с не приведенным во вращение ротором для приготовления пены смесительного устройства согласно фиг.3.
На фиг.7 - поперечное сечение приведенного во вращение ротора для приготовления пены смесительного устройства согласно фиг.3.
Представленные на чертежах смесительные устройства для смешивания порошкообразного растворимого экстракта кофе и при необходимости также молока с горячей водой для приготовления кофе имеют смесительную камеру 1, выполненную в своей нижней области дна 2 конической как воронка. В самом глубоком месте области дна 2 имеется сквозное выпускное отверстие 3, которое ведет в камеру для приготовления пены 4, находящуюся под смесительной камерой 1. Область дна камеры для приготовления пены 4 выполнена наклонной, причем в самом глубоком месте области дна 6 предусмотрено выпускное отверстие 6, ведущее наружу.
Смесительная камера 1 открыта в направлении вверх и имеет на своем радиально обегающем крае отверстия обегающий бортик 7, направленный почти радиально внутрь. Центральное отверстие бортика 7 образует впускное отверстие 8 смесительной камеры 1, через которое в смесительную камеру 1 подают сначала порошкообразный растворимый экстракт, а затем через подвод для горячей воды 9 горячую воду.
Под дном 13 камеры для приготовления пены 4 в камере 10 для мотора находится электромотор 11, приводной вал 12 которого проведен с уплотнением через сквозное отверстие 14 в дне 13, который проходит коаксиально в камеру для приготовления пены 4 и выпускное отверстие 3, и его свободный конец доходит почти до половины высоты конической области дна 2 смесительной камеры 1.
На кронштейне 15, входящем в выпускное отверстие 3, расположена подшипниковая втулка 16, в которой установлен с возможностью вращения приводной вал 12.
На свободном конце приводного вала 12 в смесительной камере 1 расположен с прочностью от прокручивания смесительный ротор 17 в виде круглого диска, проходящего в радиальном направлении.
В камере для приготовления пены 4 также установлен на приводном валу 12 с прочностью от прокручивания ротор для приготовления пены 18, 18'. Ротор 18 в примере выполнения по фиг.1 и 2 также имеет форму круглого диска и проходит в радиальном направлении, причем поверхность ротора для приготовления пены 18, обращенная к смесительной камере 1, скошена от приводного вала 12 к ее радиально обегающему краю на удалении от смесительной камеры 1.
В примере выполнения по фиг.3-7 ротор для приготовления пены 18' выполнен из упругого материала и предусмотрен с предварительным натяжением, придающим ему вид чаши. Представленный на фиг.3, 4 и 6 не приведенный во вращение ротор для приготовления пены 18' изогнут в виде чаши своим обегающим в радиальном направлении краем в сторону разделительной стенки 19, находящейся между смесительной камерой 1 и камерой для приготовления пены 4, и плотно прилегает под предварительным натяжением уплотнительным бортиком 20, сформированным на обегающем в радиальном направлении краю, к разделительной стенке 19, охватывая выпускное отверстие 3. Через это закрытое выпускное отверстие 3 смесительную камеру 1 можно заполнить порошкообразным растворимым экстрактом и горячей водой, при этом эта жидкость не может вытечь через выпускное отверстие 3 в камеру для приготовления пены 4. С помощью привода вращения смесительного ротора 17 и ротора для приготовления пены 18' вокруг оси вращения 21 благодаря электромотору 11 центробежные силы (фиг.6), действующие на ротор 18', способствуют упругой деформации ротора 18', пока тот не примет почти растянутую форму диска (фиг.7 и 8). Таким образом, выпускное отверстие 3 открыто, и жидкость, смешанная при помощи вращающегося смесительного ротора 17 в смесительной камере 1, может течь на ротор для приготовления пены 18'. Там смешанная жидкость, образуя на роторе 18' тонкую жидкую пленку, циркулирует в радиальном направлении наружу и таким образом в нее могут проникать мелкие пузырьки воздуха, так что получается хорошо взбитая пена. Вместе со смешанной до получения кофе жидкостью пена течет через выпускное отверстие 6 в питьевую емкость.
По окончании работы привода вращения ротор для приготовления пены 18' по причине своего предварительного натяжения снова принимает свою форму, представленную на фиг.3, 4 и 6, и снова закрывает выпускное отверстие 3.
В примере выполнения по фиг.1 и 2 после подачи порошкообразного растворимого экстракта поступает горячая вода и одновременно запускается привод вращения приводного вала, смесительного ротора 17 и ротора для приготовления пены 18 вокруг оси вращения 21. Горячая вода, попадающая на поверхность смесительного ротора 17, циркулирует в радиальном направлении наружу, образуя тонкую водяную пленку, причем водяная пленка, после того как она сходит со смесительного ротора 17, распадается на мелкие капли воды, которые с большой скоростью попадают на порошкообразный экстракт и наклонную поверхность конической области дна 2 смесительной камеры 1. Там они, как это представлено на фиг.2, поворачивают вверх к цилиндрической области смесительной камеры 1 и падают после использования своей кинетической энергии в радиальном направлении внутрь, а затем сверху снова на смесительный ротор 17. Благодаря тому, что большая часть жидкости несколько раз участвует в этом цикле и только часть ее течет через выпускное отверстие 3 на ротор для приготовления пены 18, получается очень хорошее смешивание воды и экстракта, а также растворение экстракта. В жидкой смеси, попадающей на ротор для приготовления пены 18, так же, как это было в примере выполнения по фиг.3-7, получается хорошо взбитая пена, которая течет вместе с кофе через выпускное отверстие 6 в чашку.
Смесь жидкости с экстрактом происходит в примере выполнения по фиг.3-7 так же, как в примере выполнения по фиг.1 и 2, когда жидкость, циркулирующая благодаря смесительному ротору 17 в радиальном направлении, несколько раз участвует в цикле, как показано на фиг.2, прежде чем она постепенно попадает через выпускное отверстие 3 на ротор для приготовления пены 18'.
1. Смесительное устройство для смешивания порошкообразного растворимого экстракта с горячей водой для приготовления напитка, имеющее смесительную камеру (1) в форме воронки, которую заполняют порошкообразным экстрактом и горячей водой, поступающей через подвод для горячей воды (9), и там смешивают, и выпускное отверстие (3) в нижней конической области (2) смесительной камеры (1), которое ведет к камере для приготовления пены (4), в которой расположен ротор для приготовления пены (18, 18'), выполненный с возможностью приведения во вращение вокруг оси вращения (21) и в области дна которой находится выпускное отверстие (6), отличающееся тем, что в смесительной камере (1) в зоне ее конической области (2) расположен смесительный ротор (17), выполненный с возможностью приведения во вращение вокруг оси вращения (21) и имеющий форму диска, в частности круглого диска, на поверхность которого направлен подвод для горячей воды (9), образующей при попадании на поверхность ротора водяную пленку, которая при сходе с ротора в радиальном направлении наружу распадается на мелкие капли воды, попадающие на порошкообразный экстракт и наклонную поверхность конической области (2) смесительной камеры (1).
2. Смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор для приготовления пены (18, 18') и смесительный ротор (17) выполнены с возможностью приведения во вращение вокруг общей оси вращения (21), которая проходит от смесительной камеры (1) в камеру для приготовления пены (4).
3. Смесительное устройство по п.2, отличающееся тем, что смесительный ротор (17) и ротор для приготовления пены (18, 18') расположены на расстоянии друг от друга с прочностью от прокручивания на приводном валу (21) общего приводного двигателя.
4. Смесительное устройство по п.3, отличающееся тем, что приводной двигатель представляет собой, в частности, электромотор (11), расположенный в области под дном (13) камеры для приготовления пены (4).
5. Смесительное устройство по п.3, отличающееся тем, что ротор для приготовления пены (18) выполнен в виде диска, в частности круглого диска.
6. Смесительное устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что смесительная камера (1) имеет на своей верхней стороне впускное отверстие (8), через которое смесительная камера (1) заполняется горячей водой, поступающей через подвод для горячей воды (9).
7. Смесительное устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что ось вращения (21) смесительного ротора (17) и ротора для приготовления пены (18, 18') проходит коаксиально к выпускному отверстию (3).
8. Смесительное устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что плоскость смесительного ротора (17) находится в области дна (2), имеющей форму почти конуса, смесительной камеры (1).
9. Смесительное устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что входное отверстие подвода горячей воды (9) направлено коаксиально к оси вращения (21).
10. Смесительное устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что выпускное отверстие (3) выполнено с возможностью его закрывания при помощи клапана.
11. Смесительное устройство по п.10, отличающееся тем, что ротор для приготовления пены (18'), когда он не вращается, имеет форму чаши и своим обегающим в радиальном направлении краем, окружая выпускное отверстие (3), плотно прилегает с упругим предварительным натяжением к разделительной стенке (19) между смесительной камерой (1) и камерой для приготовления пены (4), а когда вращается, то под воздействием центробежной силы принимает плоскую форму.
12. Смесительное устройство по п.11, отличающееся тем, что на стороне ротора для приготовления пены, отвернутой от выпускного отверстия, можно разместить второй ротор для приготовления пены на приводном валу с прочностью от прокручивания, который проходит в виде диска в радиальном направлении и имеет предпочтительно больший диаметр, чем первый ротор для приготовления пены.
13. Смесительное устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что смесительный ротор, когда он не вращается, имеет форму чаши и своим обегающим в радиальном направлении краем, окружая выпускное отверстие, с упругим предварительным натяжением плотно прилегает ко дну смесительной камеры, а когда вращается, то под воздействием центробежной силы принимает плоскую форму.
14. Смесительное устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что ротор для приготовления пены (18') и/или смесительный ротор имеют на своем обегающем в радиальном направлении краю кольцеобразный уплотнительный бортик (20) или кольцеобразный уплотнительный язычок.
