Устройство для приготовления кофе
Устройство содержит камеру заваривания, которую определяют две части, подвижные относительно друг друга для закрытия и открытия камеры заваривания; трубку для подачи в камеру заваривания горячей воды под давлением; один насос для подачи в камеру заваривания горячей воды под давлением; узел разлива для разлива кофе из камеры заваривания. Узел разлива имеет первую конфигурацию и вторую конфигупапию в соответствии с типом кофе, который нужно разливать. Две части, определяющие камеру заваривания, имеют первое взаимное положение, определяющий больший объем заваривания, и второе взаимное положение, определяющий меньший объем заваривания, и функционально соединены с вышеуказанным узлом разлива таким образом, что узел разлива переключается на одну или другую из вышеуказанных хотя бы двух конфигураций в соответствии с взаимным положением, занимаемым вышеуказанными двумя частями, определяющими камеру заваривания. Техническим результатом изобретения является создание устройства или машины для приготовления кофе, которая простым и надежным способом обеспечит приготовление кофе различных типов или видов. 29 з.п. ф-лы, 17 ил.
Данное изобретение предназначено для улучшения работы устройств или машин для приготовления кофе, которые применяются как для бытового использования, так и для профессионального или коммерческого использования, например в торговых автоматах.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время выпускаются машины для приготовления кофе «эспрессо», которые содержат камеру заваривания, внутрь которой помещается доза молотого кофе или одноразовый пакет-саше в виде капсулы, картриджа контейнера или тому подобного с порошком кофе, и через которую пропускается вода под давлением при достаточно высокой температуре для извлечения ароматов кофейного порошка посредством чего приготавливается напиток.
Характеристики напитка, который может быть получен на этих машинах, могут изменяться так же на основе настроек, задаваемых пользователем. Например, эти машины могут приготавливать кофе «эспрессо» при высоком давлении, образуя характерную пену, отличающую этот напиток, или «медленный», такой как фильтрованный или так называемый свежезаваренный кофе, который приготавливается с использованием более низких давлений и больших количествах воды.
Решения, пригодные для выбора вида получаемого кофе, в настоящее время применяются как в машинах для частного или бытового использования, так и в машинах для коммерческого или профессионального использования или в торговых автоматах, в которых разлив кофе, зависит от уплаты (с использованием монет или предварительно оплаченных карт) стоимость напитка.
ЕР-А-1.133.944 описывает машину для приготовления кофе, в которой камера заваривания снабжена устройством разлива, спроектированным таким образом, чтобы быть в состоянии приготавливать по выбору пользователя различные виды или типы кофе; например, более или менее концентрированный. Более конкретно, публикация ЕР-А-1.133.944 описывает устройство для приготовления кофе, которое содержит в себе линию подачи для горячей воды, подаваемой от насоса, устройство разлива кофе, камеру заваривания, в которую введена линия подачи горячей воды, и из которой выведена трубка розлива кофе, которая является частью устройства разлива. Камера заваривания ограничена взаимно подвижными частями, одна из которых имеет вид поршня, который скользит относительно цилиндра. Чтобы сделать возможным розлив различных видов кофе, на устройстве разлива имеется клапан, который снабжен элементом - заглушкой, связанным с пружиной предварительной нагрузки и средством, позволяющим изменять поперечное сечение трубки выпуска кофе, чтобы создавать первый канал с меньшим поперечным сечением, работающий при более высоком давлении и более низком расходе; и второй канал, имеющий большее поперечное сечение, для работы с более высоким расходом и более низком давлении.
В частности, одно из воплощений, описанных в ЕР-А-1.133.944, снабжено клапаном для регулирования расхода и дроссельным устройством, управляемыми вручную или также посредством привода, настраиваемыми пользователем машины, для увеличения или уменьшения поперечного сечения канала для кофе. Изменяя сечение вытекания, можно создавать внутри камеры заваривания более высокое или более низкое давление, тем самым также изменяя расход разливаемого кофе и воды, подаваемой в камеру заваривания, получая при этом различные виды кофе, которые могут быть выбраны пользователем.
Для подобных функций и задач последующая публикация ЕР-А-1.267.685 описывает машину для приготовления кофе, в которой поперечное сечение канала для кофе изменяют переключением с большего поперечного сечения на меньшее поперечное сечение или наоборот, воздействуя на работу насоса, подающего воду под давлением. Более конкретно, в ЕР-А-1.267.685 предусматривается клапан разлива кофе, спроектированный таким образом, чтобы автоматически реагировать на давление подачи воды, так что более высокое давление подачи вызывает дросселирование клапана и, следовательно, уменьшает скорость вытекания кофе. Если заставить насос подавать воду при более низком давлении и, следовательно, заставить насос работать с мощностью ниже номинальной мощности, то давление подачи воды в камеру заваривания будет ниже того значения, которое вызывает автоматическое дросселирование клапана выхода кофе. Расход воды, и, следовательно, разливаемого кофе будет более высоким, чем в предыдущем случае, а рабочее давление более низким, что дает кофе более слабый, чем кофе, получаемый при подаче при более высоком давлении.
Следовательно, машина, описанная в ЕР-А-1.267.685, для своей работы требует управление насосом подачи воды. Работа насоса с разными давлениями может вызывать изменение структуры клапана разлива напитка, и таким образом может быть получено кофе различных видов.
Задача и сущность изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства или машины для приготовления кофе, которая простым и надежным способом обеспечит приготовление кофе различных типов или видов. Согласно конкретному воплощению изобретения задача настоящего изобретения заключается в создании машины, которая простым, надежным и легко управляемым способом может приготавливать кофе при высоком давлении, обычно кофе «эспрессо», и фильтрованный кофе при низком давлении, то есть так называемый свежезаваренный кофе.
По существу, согласно первому аспекту изобретение относится к устройству или машине для приготовления кофе, содержащей камеру заваривания, имеющую по крайней мере две части, подвижные относительно друг друга для закрывания и открывания камеры сгорания; трубку для подачи в камеру заваривания горячей воды под давлением; по крайней мере один насос для подачи в камеру заваривания горячей воды под давлением; узел разлива для разлива заваренного кофе из камеры заваривания к разливочному носику или подобному ему элементу. Отличительная особенность согласно изобретению: узел разлива имеет по крайней мере первую конфигурацию и вторую конфигурацию в соответствии с типом разливаемого кофе; две части камеры заваривания имеют по крайней мере первое взаимное положение, определяющее больший объем заваривания, и второе взаимное положение, определяющее меньший объем заваривания; две части камеры заваривания функционально соединены с узлом разлива таким образом, что узел разлива переключается на одну или другую из вышеуказанных по крайней мере двух конфигураций в соответствии с взаимным положением, принимаемым частями камеры заваривания.
Таким образом получают устройство, которое имея чрезвычайно простую и надежную конструкцию, может разливать кофе с характеристиками, которые изменяются и даже в широких пределах, например, от густого экспрессо с пеной до «медленного» кофе, известного как американский, свежезаваренный или фильтрованный кофе. Благодаря возможности получать положения закрывания в различных положениях камеры заваривания с последующим различным переключением узла разлива, это устройство также позволяет использовать в одном разливном аппарате контейнеры или капсулы различных размеров.
В принципе, переключение узла разлива может, например, осуществляться с электрическим управлением, приводимым в действие одной или другой из двух взаимно подвижных частей камеры заваривания. Электрическое управление может, например, воздействовать на клапан, чтобы частично ограничивать поток через узел разлива. Это частичное ограничение может быть получено полным закрытием одного или более из множества каналов или дросселированием одного или более каналов. Например, подвижная часть камеры заваривания может воздействовать на один или более переключателей, которые управляют переключением узлом разлива.
Однако для того, чтобы получить более простое и более надежное устройство с несложной конструкцией и более простое в управлении, в особо полезном воплощении изобретения по меньшей мере одна из двух частей камеры заваривания, скомпонована и спроектирована так, чтобы механически воздействовать на узел разлива таким образом, чтобы вызывать переключение в соответствии с взаимным положением, принятым двумя частями камеры заваривания. Таким образом с использованием одного подходящим образом управляемого привода можно управлять закрыванием камеры заваривания в одном или другом из двух или более альтернативных положений закрывания, определяя различные объемы заваривания, и в каждом из положений узел разлива переключается в надлежащее рабочее состояние без необходимости в дополнительных средствах управления, механизмах или схемах а, при желании и без необходимости воздействия на насос или насосы подачи горячей воды. Это делает устройство чрезвычайно простым, прочным, надежным и недорогим.
Например, что типично, одна из частей камеры заваривания может быть зафиксирована относительно несущей конструкции, а другая может быть подвижной и спроектирована и скомпонована так, чтобы механически воздействовать на узел разлива, и вызывать переключение в соответствии с ее положением относительно зафиксированной части. Предпочтительно, чтобы узел разлива составлял одно целое с первой из двух частей камеры заваривания, то есть с частью, зафиксированной относительно несущей конструкции или устройства.
В предпочтительном воплощении изобретения узел разлива имеет первый канал с большим поперечным сечением для разлива кофе под первым более низким давлением (свежезаваренного) и второй канал с меньшим поперечным сечением для разлива кофе под вторым более высоким давлением (эспрессо). Кроме того, предпочтительно, чтобы с первым каналом был связан перекрывающий элемент, скомпонованный и управляемый таким образом, что приводится в положение, закрывающее первый канал, когда две части камеры заваривания, приводятся во второе взаимное положение. Таким образом, остается открытым только второй канал с меньшим поперечным сечением, пригодный для осуществления заваривания кофе при высоком давлении, например, для приготовления кофе «эспрессо». В устройстве такой конфигурации перекрывающий элемент для закрывания первого канала управляется механически напрямую одной из частей камеры заваривания.
Когда узел разлива зафиксирован относительно первой из по меньшей мере двух частей камеры заваривания, вторая из двух частей, подвижная относительно первой, может иметь кромку, которая воздействует на узел разлива, например, напрямую на перекрывающий элемент. Это дает возможность избежать любой тип передачи или механического соединения, хотя и не исключает возможность того, чтобы переключение производилось механически в соответствии с взаимным положением двух частей камеры заваривания, но с введением, например, передающего элемента управляющего перемещения, а не напрямую необходимое действие происходит быстрее, чем при перекрывании или открывании напрямую подвижной частью камеры. Это может, например, иметь место в случае, когда узел разлива не составляет одно целое с зафиксированной частью камеры заваривания или не располагается в непосредственной близости от подвижной части, которая управляет его переключением.
Предпочтительно, чтобы второй канал узла разлива мог быть снабжен обратным клапаном. Обратный клапан применяется как элемент, обеспечивающий поддержание на входе канала или внутри камеры заваривания давления, более высокого чем давление, которое было бы получено, если бы этот клапан отсутствовал. Таким образом, давление, при котором ароматы экстрагируются из кофейных порошков, может быть увеличено и даже значительно. Обычно это давление может быть от 5 до 15 бар, каковые значения следует, однако, рассматривать как индикативные и неограничивающие. При высоких давлениях, ближе к верхнему пределу, получаются более крепкие напитки с типичной пеной, характерной для кофе «эспрессо».
Для придания устройству большей гибкости в использовании, согласно возможному воплощению обратный клапан можно регулировать для увеличения или уменьшения давления экстрагирования. Это дает дополнительный изменяемый параметр в задании условий заваривания и, следовательно, в виде напитка, который может быть получен.
В дополнение к простому обратному клапану или вместо него, со вторым каналом узла разлива может быть связан клапан для регулирования расхода, что будет описано в специальном воплощении изобретения. Этот клапан может в свою очередь регулироваться пользователем для получения большей степени свободы в задании условий заваривания. Регулирование может иметь место напрямую, например, посредством воздействия на винтовое устройство, или, что предпочтительно, посредством электромеханического или гидравлического привода, который откликается на команду, переданную блоком управления.
В действительности, устройство удобно снабжать блоком управления, который управляет различными регулировками и настройками так, чтобы тип и характеристики напитка могли быть заданы пользователем посредством простого и интуитивного интерфейса, причем для задания регулировки различных частей машины предусматривается программируемый блок.
Предпочтительно и полезно, чтобы насос или насосы устройства были вибрационными насосами с приводом, содержащим электромагнит, поршень, и блок электропитания, получаемого пропусканием через диод переменного тока с синусоидальной формой колебания. Также возможно использование других типов насосов. Возможны также два или более насосов, идентичных или отличающихся друг от друга, например, по мощности, подаваемому давлению, расходу и т.д. Эти насосы могут быть активированы на альтернативной основе или в различных сочетаниях друг с другом в соответствии с условиями разлива и заваривания.
Однако в предпочтительном воплощении изобретения предусматривается насос (или группа насосов), управляемый всегда таким образом, чтобы подавать максимальное давление, совместимое с характеристиками гидравлической схемы, соединенной со стороной подачи насоса, в любом закрытом или открытом состояниях первого и второго канала узла разлива. В этом случае, следовательно, насос проектируется и управляется таким образом, чтобы всегда работать на одной и той же характеристической кривой независимо от состояний переключения узла разлива.
Если насос управляется таким образом, чтобы работать в различных режимах работы в соответствии с желаемыми характеристиками кофе, то он может периодически блокироваться за счет скачкообразной подачи питания и/или прерывистого напряжения. Блокировка или управляемое изменение условий подачи насоса особенно полезны в случае, когда узел разлива переключен на разлив фильтрованного или так называемого свежезаваренного кофе.
Дополнительные полезные характеристики и воплощения устройства согласно изобретению приведены в прилагаемой формуле изобретения и будут описаны со ссылкой на некоторые примеры воплощения.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет более понятно, если следовать описанию и прилагаемым чертежам, которые демонстрируют неограничивающие практические воплощения изобретения. Более конкретно, на чертежах:
фигуры с 1 по 5 - схематический продольный разрез устройства по изобретению в первом воплощении и в различных рабочих фазах;
фигура 6 - график характеристической кривой давление - расход насоса, например вибрационного насоса, используемого в устройстве по изобретению;
Фигура 7 - вид сверху блока заваривания устройства по изобретению в улучшенном воплощении этого устройства;
Фигуры 8 и 9 - разрезы по линиям VIII-VIII и IX-IX на фигуре 7 в первом рабочем состоянии для разлива кофе «эспрессо»;
Фигура 10 - увеличенные детали в разрезе по линии Х-Х на фигуре 7 для устройства в конфигурации, соответствующей фигурам 8 и 9;
Фигуры 11 и 12 эквивалентны фигурам 9 и 10 для устройства в конфигурации, соответствующей разливу фильтрованного или свежезаваренного кофе;
Фигура 13 - увеличенный разрез разливочной трубки или канала с большим сечением в модифицированном воплощении и в разрезе, аналогичном разрезу на фигуре 10;
Фигура 14 - местный разрез разливочного канала с меньшим сечением в модифицированном воплощении и с ручным регулированием вида кофе;
Фигура 15 - трехмерное изображение кофеварки с блоком заваривания, аналогичным изображенному на фигурах 7-12;
Фигуры 16 и 17 - графики подаваемого на насос напряжения в конфигурации устройства с насосом, который может быть блокирован.
Подробное описание предпочтительных воплощений изобретения
Фигуры с 1 до 5 показывают принцип, на котором базируется данное изобретение. Фигуры показывают исключительно элементы машины или устройства для приготовления кофе, необходимые для понимания настоящего изобретения, тогда как элементы, которые являются частью машины, но известны по существу и не необходимы для понимания изобретения, не показаны.
Более конкретно, фигуры показывают камеру заваривания с компонентами, из которых она состоит, и, схематично, механизмы открытия и закрытия камеры заваривания, а также подачи воды под давлением.
Две части или детали, подвижные относительно друг друга, обозначенные в общем как 1 и 3, образуют камеру заваривания, внутрь которой помещается кофейный порошок для получения напитка. Далее будет подразумеваться система для приготовления напитка из кофейного порошка, загружаемого непосредственно в камеру заваривания и сжимаемого там, с образованием дозы или таблетки кофейного порошка. Однако также возможно применение одноразовых пакетов-саше с порошком кофе, таких как перфорированные капсулы, картриджи, контейнеры или тому подобное, которые помещаются в камеру заваривания в индивидуальном порядке. В этом случае камера заваривания может быть снабжена, если это необходимо, соответствующими перфораторами для того, чтобы перфорировать стенки катриджа или капсулы и позволить поступление в нее воды под давлением экстрагирование напитка из одноразового пакета-саше.
В представленном схематичном примере нижняя деталь 3 является подвижной и имеет форму цилиндра с полостью 3А, которая определяет внутренний объем камеры заваривания, основание которой обозначена как 3В, к которой примыкает выбрасыватель 5 с фильтром. Как объясняется ниже, целью выбрасывателя 5 является выброс использованного кофейного порошка после того, как напиток был разлит. Отверстие 7 предназначено для подачи горячей воды под давлением, поступающей по водоводу 9, в камеру заваривания. Вода подается из резервуара, схематически обозначенного как 11, посредством насоса 13, за которым расположен нагревательный элемент, например мгновенный кипятильник с электропитанием 15, который нагревает воду, нагнетаемую насосом 13 до желаемой температуры.
Часть 1 является зафиксированной, и узел или устройство разлива кофе изготавливается с ней как единое целое, в котором, в данном примере, имеется канал или трубка 17 с большим поперечным сечением и входом 17А, обращенным к внутреннему объему 3А камеры заваривания, и с выходом 17В, который соединен с линией разлива напитка 19 и заканчивающейся известным по сути своей способом - носиком 19А, из которого кофе подается, чтобы накапливаться в чашке Т или другом сосуде, специально расположенным под носиком 19А.
Узел разлива 16, также включает в себя второй канал 21 с существенно меньшим, чем у канала 17 поперечным сечением и входным отверстием 21А, также обращенного к внутреннему объему 3А камеры заваривания и снабженного с противоположного по отношению к отверстию 17А конца дроссельным клапаном или дросселем 23. За дроссельным клапаном 23 выходное отверстие второго канала 21 соединяется с линией 19 разлива кофе посредством трубки 25.
С первым каналом или трубкой 17 с большим поперечным сечением соединен перекрывающий элемент 27, представленный схематично как задвижка, которая перемещается в поперечном направлении по отношению к оси трубки или канала 17, и имеющая приводной диск 27А, который взаимодействует, как будет описано далее, с кольцевой кромкой 3С подвижной части 3, образующей совместно с зафиксированной частью 1 камеру заваривания.
Подвижная часть 3 приводится в движение по стрелке f3 сообщаемое кинематическим механизмом, схематически представленным в виде подсоединенной кривошипно-шатунной системы, составленной из эксцентрика 28 и шатуна 29. Выбрасывателем 5 управляет не показанный кинематический механизм. В действительности перемещение инжектора и части 3 камеры заваривания может сообщаться известным по своей сути и используемым кинематическим механизмом, например, на машинах, выпускаемых Saeco International Group S.p.A, известных под торговыми марками Idea, SG500, FS400, Royal, SG200, Magic, Incanto, Vienna и другие. Этот кинематический механизм также описан в ЕР-А-0154206, в котором можно найти более детальное его описание.
На фигуре 1 схематично изображен также двигатель 31, который управляет вращением эксцентрика 28. Блок управления 33, например, является микропроцессором, подходящим образом сопряженным с пользователем посредством интерфейса 35, и соединенным с двигателем 31 для управления перемещениями эксцентрика 28.
Рабочий цикл устройства, описанного выше со ссылкой на фигуру 1, схематично представлен в последовательности чертежей на фигурах 2, 3 и 5 или 2, 4 и 5, в двух различных режимах использования. На фигуре 2 подвижная часть 3 находится в своем нижнем положении, соответствующем мертвой точке кинематического механизма эксцентрика 28 и шатуна 29. В этом положении посредством загрузочного устройства 36, схематично показанного на фигуре 2 и известного по своей сути, кофейный порошок загружается в отсек 3А внутри подвижной части 3.
Фигура 3 показывает положение закрывание камеры заваривания, которое достигается перемещением подвижной части 3, при котором кромка ЗС перемещается на высоту, выше, чем нижняя сторона зафиксированной части 1. Фигура 3 представляет одно из по крайней мере двух возможных альтернативных рабочих положений, которые может принимать устройство. В этом положении кромка 3С подвижной части 3 находится вблизи или в контакте с нижним диском 27А перекрывающего элемента 27, хотя и не переводит последний в закрытое положение. Внутренний объем камеры заваривания, определенный соединением части 1 и части 3, является относительно большим и кофейный порошок, содержащийся внутри камеры, сжат относительно слабо. Степень сжатия кофейного порошка зависит от количества кофе, помещенного в объем 3А, и конечного положения, которое принимает подвижная часть 3.
В этот момент насос 13 приводится в действие для разлива кофе. Он может быть сконструирован и управляться таким образом, чтобы работать всегда на одной и той же характеристической кривой, соответствующей максимальной мощности. Так как перекрывающий элемент 27 не перекрыл канал разлива с большим поперечным сечением 17, а кофейный порошок в камере заваривания имеет лишь умеренное сжатие, потеря напора вдоль траектории воды и напитка, приготовленного устройством, снижается, и, следовательно, насос 13 имеет высокий расход воды при низком давлении, например, обычно при 3 барах, причем упомянутое значение считается индикативным и не является обязательным. При этом давлении дроссель 23 может быть полностью закрыт, поэтому кофе, протекающее через камеру заваривания, и проходит исключительно по первому каналу или трубке 17 с большим поперечным сечением. Также возможно, чтобы дроссель 23 слегка приоткрылся, и в этом случае часть разливаемого кофе будет протекать по каналу 21 и линии 25 и будет воссоединяться в линии 19 с основным потоком кофе, разливаемого через канал 17.
Приготовленный таким способом кофе будет иметь характеристики свежезаваренного или отфильтрованного кофе.
Однако то же самое устройство может быть переведено в рабочий режим для приготовления кофе «эспрессо» или в некоторых случаях более крепкого или более густого кофе, при работе с более высоким давлением и более низким расходом воды, подаваемой из насоса 13. В этом случае части устройства, описанного выше, будут иметь конфигурацию, изображенную на фигуре 4, в которой кофейный порошок, помещенный в камеру заваривания, сжимается в большей степени, за чем следует увеличенное перемещение вверх подвижной части 3, и последующее уменьшение объема 3А камеры заваривания. Прессование кофейного порошка может быть более высоким по отношению к конфигурации, показанной на фигуре 3, также и за счет возможно более высокого количества порошка, помещаемого в объем 3А камеры заваривания.
Увеличенное перемещение вверх подвижной части 3 также является причиной последующего закрытия перекрывающим элементом 27 канала 17 с большим поперечным сечением.
Как следствие этого, вдоль траектории перемещения жидкости от насоса к разливочному носику 19А образуется падение давления, существенно более высокое, чем получаемое в конфигурации, изображенной на фигуре 3. Причинами этого являются как то, что кофейный порошок в камере заваривания сжат в большей степени, так и помимо всего то, что канал 17 закрыт, и, следовательно, приготовленный в камере заваривания кофе должен проходить по более узкому каналу или трубке 21. Этот канал закрыт дросселем 23, который увеличивает давление на выходном отверстии насоса до тех пор, пока в канале 21 не будет достигнуто давление, достаточное для того, чтобы открыть дроссель или дроссельный клапан 23. Величина такого давления может быть задана либо производителем, либо во время его установки, посредством воздействия на упругий элемент 23А, который действует на перекрывающий элемент 23В (например, игла или шарик). Также возможно, чтобы предельное давление, при котором открывается дроссель 23, регулировалось пользователем, например, с помощью регулирующего элемента, который изменяет степень предварительной нагрузки пружины или другого упругого элемента 23А.
В любом случае, насос 13 будет, в этом случае обеспечивать (при закрытом канале 17) более низкий расход при более высоком давлении, чем в конфигурации на фигуре 3. Если насос спроектирован и управляется таким образом, что он всегда работает с максимальной мощностью, то в действительности он будет иметь рабочую точку на той же самой характеристической кривой, что рабочая точка при конфигурации, показанной на фигуре 3.
В то время как в случае на фигуре 3 вода, подаваемая из насоса, могла бы иметь давление приблизительно 3 бара, в случае на фигуре 4 давление подачи кофе из камеры заваривания может, например, быть настроено на 7 бар или даже более высокие значения, например, обычно до 15 бар, посредством соответствующей калибровки дросселя 23 и за счет сжатия его пружины 23А. Однако эти значения давления должны рассматриваться как индикативные неограничивающие и могут изменяться, например, в соответствии с типом машины (для бытового использования, для профессионального применения, торговый автомат или т.п.).
График на фигуре 6 весьма схематично изображает характеристическую кривую С насоса 13, значения давления указаны на оси ординат, а значения расхода, выраженные в объеме воды, указаны на оси абсцисс. На характеристической кривой С указаны две точки А и В, соответствующие работе насоса в случае открытого канала 17 (фигура 3) и в случае закрытого канала 17 (фигура 4). Расходы в этих двух состояниях обозначены как HA и НB, тогда как соответствующие давления обозначены как РA и РB. Понятно, что две рабочие точки А и В насоса являются прямым следствием падения давления вдоль траектории жидкости внутри устройства, что является результатом закрытия канала 17 и, в меньшей степени, иной степени сжатия кофейного порошка в камере заваривания.
Следовательно, просто за счет регулирования перемещения подвижной части 3 камеры заваривания и достижения одного или другого из двух положений, представленных на фигурах 3 и 4, можно получать по существу различные виды кофе в одном и том же узле разлива без необходимости в какой бы то ни было операции по регулированию насоса. Поэтому он может быть рассчитан на оптимальное функционирование (т.е. с максимальной эффективностью) на одной и той же характеристической кривой (кривая С на фигуре 6) при всех условиях работы этого узла. Однако также имеется возможность добавить в описанную конфигурацию управление насосом, чтобы изменять условия его работы.
На фигуре 5 изображен следующий за этапом разлива кофе этап, на котором подвижная часть 3 возвращается вниз, в это время диск 5 выбрасывает использованный кофейный порошок из камеры заваривания и переводит узел разлива в положение для начала нового рабочего цикла.
Фигуры 7 и 12 показывают практическое применение изобретения в узле разлива, относящемся к типу, используемому в настоящее время в многочисленных кофе-машинах, изготавливаемых компанией Saeco International Group s.p.a., и описанных, например, в ЕР-А-0.154.206. Части, эквивалентные тем, что проиллюстрированы в схематическом примере воплощения, показанного на предыдущих фигурах, обозначены такими же ссылочными номерами. На этих фигурах показаны части 1 и 3 (соответственно, зафиксированная и подвижная), определяющие камеру заваривания, внутренний объем которой обозначен как 3А. Диск 5 для извлечения или выброса использованного кофейного порошка а управляется рычажным механизмом, в состав которого входит рычаг 6, поворачивающийся вокруг неподвижной оси и имеющий шарнирное соединение 10 со стержнем 8, жестко связанным с диском 5. Кривошип, обозначенный 28, является функциональным эквивалентом эксцентрика 28, и соединен с шатуном 29 для управления перемещением подвижной части 3 относительно зафиксированной части 1. Зафиксированная опорная структура обозначена как 30, образуя единую корпусную деталь, снимаемую с машины, показанную в порядке примера на фигуре 15.
Конфигурация зафиксированной части 1 с выполненными в ней каналами или трубками 17 и 21 показана подробно в разрезе на фигурах 10 и 13. В этом примере воплощения простой дроссель 23 заменен клапаном 31 для регулирования расхода, относящимся к типу, подробно описанному в ЕР-А-1.133.944 и в его эквиваленте US-A-6,382,083, содержание которого составляет неотъемлемую часть настоящего описания, и в котором можно найти более детальное описание.
Ниже кратко описываются структура и принцип действия клапана 31. Корпус клапана 33, в котором выполнено расточенное отверстие 35, вставлено в трубку или канал 21. В расточенное отверстие 35 выступает заглушка игольчатой формы 37 с поверхностью 37А, которое взаимодействует с краем калиброванного расточенного отверстия 35 для его перекрытия. Заглушка 37 имеет стержень 37В, который простирается коаксиально через крышку 39, соединенную посредством байонетного соединения или другим подходящим способом, в седло, выполненное в корпусе клапана 33. Стержень 37В заглушки 37 имеет диск 41, на который действует цилиндрическая пружина 43 сжатия, сжатая между вышеупомянутым диском 41 и крышкой 39. Таким образом, заглушка 37 удерживается в положении, при котором его закрывающая поверхность 37А отстоит от края расточенного отверстия 35. Между диском 41 и кольцеобразной опорной поверхностью 33А корпуса 33 клапана имеется дискообразная мембрана 45, периметр края 45А которой зажат между корпусом клапана 33 и его крышкой 39. Сила сжатия пружины 43 удерживает мембрану напротив кольцеобразной поверхности 33А. Между расточенным отверстием 35 и поверхностью мембраны 45, обращенной к вышеупомянутому расточенному отверстию определен объем 47, который может быть сделан сообщающимся с выходным отверстием трубки 21X, по существу формируя продолжение трубки 21, когда мембрана 45 поднимается от опорной поверхности 33А против силы, действующей со стороны пружины 43 сжатия. Трубка 21X соединена с выходной линией 25 для кофе.
Клапан 31, кратко описанный выше, функционирует как клапан регулирования потока. На самом деле, когда поток кофе в канале 21 большой и стремится превысить заданное значение, определенное посредством калибровки пружины сжатия 43, мембрана 45 (которая частично приподнята от седла 33А при надлежащем давлении кофе, подаваемого по трубке или каналу 21) все более деформируется против действия силы пружины 43, вызывая дросселирование и, наконец, закрывает расточенное отверстие 35 игольчатой заглушкой 37. Это уменьшает или полностью перекрывает поток кофе по трубке 21 в объем 47 и, следовательно, по мере того, как кофе, находящийся в последнем, подается к трубке 21X, мембрана возвращается к поддерживающей поверхности 33А под действием пружины сжатия 43. Как следствие, расточенное отверстие 35 стремится открыться снова. Это приводит к эффективному регулированию расхода. За счет регулирования предварительной нагрузки пружины 43 она регулирует расход, все это согласно описанному в вышеуказанном US-A-6,382,083.
В воплощениях изобретения, изображенных на фигурах 7-12, перекрывающий элемент 27 сконструирован в виде стержня, скользящего в седле 51, выполненном в зафиксированной части 1 устройства, с кольцеобразным уплотнением 53. Торец стержня (образующего перекрывающий элемент 27), обозначенный как 27А, взаимодействует с подвижной частью 3 камеры заваривания, в то время как противоположный торец, обозначенный как 27В, снабжен прокладкой 55, которая может действовать как уплотнение (когда перекрывающий элемент 27 находится в закрытом положении) на седле 17С. Диск 27С составляет единое целое со стержнем и образует направляющую стержня, и упор, на который воздействует цилиндрическая пружина 54, давя на стержень в открытой конфигурации.
Функционирование устройства, изображенного на фигурах 7-12, происходит следующим образом. Когда камера заваривания закрыта в конфигурации, изображенной на фигурах 8, 9 и 10, объем 3А камеры заваривания имеет минимальное значение. Верхний край 3С подвижной части 3 толкает стержень, образующий перекрывающий элемент 27 в закрытое положение, при этом прокладка 55 прижимается к кольцеобразному седлу 17С. Трубка или канал 17, следовательно, надежно закрыта. Насос, будучи приведенным в действие, подает воду под давлением в объем 3А через таблетку сжатого кофейного порошка. Напиток, полученный экстракцией ароматов и субстанций из кофейного порошка с помощью нагретой воды, подаваемой под давлением, проходит по каналу или трубке 21 и, через клапан 31, достигает трубки 21X, а затем трубки 25 (которая соединяется с трубкой 17 сзади по ходу к разливочному носику, который не показан и идентичен носику 19).
Клапан 31, калиброванный подходящим образом, регулирует расход воды, и, следовательно, кофе. Время, в течение которого горячая вода остается в контакте с кофейным порошком, устанавливается, таким образом, на требуемое значение, соответствующее крепости кофе, который нужно получить из машины. В этой конфигурации устройство разливает кофе «эспрессо». Хотя данный пример не показывает элементы, которые могут использоваться пользователем для изменения расхода, они, конечно же, могут быть выполнены, например, как описано в US-A-6,382,083.
Когда устройство используется для разлива отфильтрованного или свежезаваренного кофе, оно имеет конфигурацию, показанную на фигурах 11 и 12. Перекрывающий элемент 27 находится в отрытом состоянии, и объем 3А внутри камеры заваривания имеет большее значение по сравнению с объемом в конфигурации, изображенной на фигурах 8 и 10. Кофе, полученный завариванием в объеме 3А, преимущественно подается по трубке или каналу 17, где он испытывает меньшее сопротивление. Через трубку 21 поток отсутствует или проходит незначительный поток, который в любом случае возвращается по линии или трубке 25.
На фигуре 13 показан вариант воплощения перекрывающего элемента 27, в котором прокладка 27В заменена мембраной 56. Пружина, обозначенная как 100, переводит элемент 27 в открытое положение. В этом случае пружина находится вне трубки, по которой проходит кофе.
На фигуре 14 показан вариант воплощения клапана 31, регулирующего расход. По отношению к воплощению, описанному выше, в этом случае сзади по ходу от мембраны 45 вдоль трубки 21X предусмотрен игольчатый клапан или дросселя 61 с ручкой 63, которая может быть использована для регулировки положения дросселя 61 относительно седла 65. Это создает дроссельный клапан для регулирования противодавления и, как следствие, давления заваривания. Эта регулировка может осуществляться на заводе, во время установки или во время использования пользователем. В последнем случае для воздействия на стержень 61 может быть предусмотрен привод, управляемый блоком управления, сопряженным с пользователем посредством клавиатуры управления или тому подобного.
Как указывалось выше, насос или насосы, которые подают горячую воду под давлением в камеру заваривания, могут управляться таким образом, что они всегда работают с максимальной мощностью. В этом случае, в зависимости от режима, на который переключен узел разлива (содержащий каналы 17, 21, перекрывающий элемент 27, дроссель 23 и/или клапана 31 регулирования потока), насос будет работать в одной или в другой рабочей точке характеристической кривой.
Однако также возможно регулирование рабочей скорости насоса или насосов, например, посредством того же самого блока управления, который управляет остальными частями машины, например перемещением части 3 камеры заваривания. Если используемый насос представляет собой мембранный насос, то есть вибрационный насос, управляемый электромагнитом, то он может блокироваться, что заставляет функционировать прерывисто. Это может достигаться за счет циклического прерывания подачи электропитания на электромагнитный привод насоса. В качестве альтернативы, рабочий цикл насоса может быть сокращен, чтобы получить блокирование, воздействуя на форму колебаний напряжения питания. На фигуре 16 изображена форма колебаний напряжения V питания. Это достигается гашением отрицательного полупериода сетевого напряжения диодом. Когда насос работает с полной скоростью, используется вся форма колебания напряжения питания. С другой стороны, когда, например, расход насоса должен быть уменьшен, напряжение питания изменяется так, как показано на диаграмме на фигуре 17. В каждый положительный полупериод подача энергии прерывается, когда напряжение достигает (в момент t1) значения V1.
Это регулирование может быть особенно полезно при работе устройства с узлом разлива, переключенным так, как показано на Фигурах 11 и 12, при приготовлении свежее заваренного кофе. В этом случае блокирование насоса уменьшает расход, что делает возможным приготовление более густого кофе.
Независимо от конфигурации описанного устройства, оно может производиться в виде блока, который можно удалить с кофе-машины без применения специальных инструментов, что, таким образом, упрощает операции по техническому обслуживанию, ремонты, очистку или тому подобное.
Понятно, что чертежи просто показывают неограничивающее практическое воплощение изобретения, которое может меняться в формах и компоновках, не выходя при этом за рамки объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.
1. Устройство для приготовления кофе, содержащее камеру заваривания, имеющую по крайней мере две части, подвижные относительно друг друга для закрывания и открывания камеры сгорания; трубку для подачи в камеру заваривания горячей воды под давлением; по крайней мере один насос для подачи в камеру заваривания горячей воды под давлением; узел разлива для разлива кофе из камеры заваривания; при этом узел разлива имеет по крайней мере первую конфигурацию и вторую конфигурацию в соответствии с типом разливаемого кофе; две части камеры заваривания имеют по крайней мере первое взаимное положение, определяющее больший объем заваривания, и второе взаимное положение, определяющее меньший объем заваривания; две части камеры заваривания функционально соединены с узлом разлива с возможностью переключения узла разлива на одну или другую из вышеуказанных, по крайней мере, двух конфигураций в соответствии с взаимным положением, принимаемым частями камеры заваривания, отличающееся тем, что узел разлива включает в себя первый канал с большим поперечным сечением для разлива кофе под первым давлением и второй канал с меньшим поперечным сечением для разлива кофе под вторым давлением; причем второе давление больше, чем первое давление; с первым каналом связан перекрывающий элемент, который скомпонован и управляется с возможностью привода в положение, закрывающее первый канал, когда две части камеры заваривания, приводятся во второе взаимное положение.
2. Устройство по п.1, в котором перекрывающий элемент управляется напрямую одной из частей камеры заваривания.
3. Устройство по п.1, в котором по крайней мере одна из двух частей камеры заваривания скомпонована и спроектирована с возможностью механического воздействия на узел разлива таким образом, чтобы вызывать переключение в соответствии с взаимным положением двух частей камеры заваривания.
4. Устройство по п.2, в котором по крайней мере одна из двух частей камеры заваривания скомпонована и спроектирована с возможностью механического воздействия на узел разлива таким образом, чтобы вызывать переключение в соответствии с взаимным положением двух частей камеры заваривания.
5. Устройство по п.1, в котором одна из частей камеры заваривания зафиксирована относительно опорной конструкции, а другая из двух частей является подвижной, подвижная часть спроектирована и скомпонована таким образом, чтобы механически воздействовать на узел разлива и вызывать переключение в соответствии с ее положением относительно зафиксированной части.
6. Устройство по п.2, в котором одна из частей камеры заваривания зафиксирована относительно опорной конструкции, а другая из двух частей является подвижной, подвижная часть спроектирована и скомпонована таким образом, чтобы механически воздействовать на узел разлива и вызывать переключение в соответствии с ее положением относительно зафиксированной части.
7. Устройство по п.3, в котором одна из частей камеры заваривания зафиксирована относительно опорной конструкции, а другая из двух частей является подвижной, подвижная часть спроектирована и скомпонована таким образом, чтобы механически воздействовать на узел разлива и вызывать переключение в соответствии с ее положением относительно зафиксированной части.
8. Устройство по п.1, в котором узел разлива составляет одно целое с первой из двух частей камеры заваривания.
9. Устройство по п.8, в котором узел разлива составляет одно целое с первой зафиксированной частью, вторая часть камеры заваривания является подвижной.
10. Устройство по любому одному из пп.1-8, в котором узел разлива составляет одно целое с первой из двух частей камеры заваривания, а вторая из двух частей имеет кромку, которая воздействует на перекрывающий элемент.
11. Устройство по любому одному из пп.1-8, в котором со вторым каналом связан обратный клапан.
12. Устройство по п.11, в котором обратный клапан является регулируемым, с ручным или электрическим регулированием.
13. Устройство по любому одному из пп.1-8, в котором с, по меньшей мере, вторым каналом узла разлива связан клапан регулирования потока.
14. Устройство по п.13, в котором с клапаном регулирования потока связаны элементы для регулирования расхода через второй канал.
15. Устройство по п.14, в котором регулирование осуществляется настройкой предварительной нагрузки пружины, связанной с заглушкой второго канала, и/или изменением полезного поперечного сечения потока через второй канал.
16. Устройство по любому одному из пп.1-8, в котором перекрывающий элемент включает в себя стержень, упруго сжатый в открытом положении, один конец которого взаимодействует с одной из, по меньшей мере, двух частей камеры заваривания.
17. Устройство по п.16, в котором стержень содержит второй конец для перекрывания первого канала.
18. Устройство по п.16, в котором стержень выполнен с возможностью взаимодействия с упругой уплотняющей мембраной, чтобы перекрывать первый канал.
19. Устройство по любому одному из пп.1-8, в котором хотя бы один насос является вибрационным насосом.
20. Устройство по любому одному из пп.1-8, в котором хотя бы один насос управляется с возможностью всегда подавать максимальное давление в любом закрытом или открытом состоянии первого и второго канала узла разлива.
21. Устройство по любому одному из пп.1-8, в котором хотя бы один насос спроектирован и управляется с возможностью всегда работать на одной и той же характеристической кривой не зависимо от состояний, на которые переключен узел разлива.
22. Устройство по любому одному из пп.1-8, в котором хотя бы один насос управляется с возможностью работать в различных рабочих состояниях в соответствии с характеристиками желаемого кофе.
23. Устройство по п.22, содержащее средства блокировки насоса в соответствии с характеристиками желаемого кофе.
24. Устройство по п.22, в котором хотя бы один насос управляется с возможностью работать с изменяемым рабочим циклом.
25. Устройство по п.22, в котором хотя бы один насос управляется таким образом, что когда узел разлива переключен на приготовление кофе под низким давлением, хотя бы один насос регулируется с возможностью подавать больший или меньший расход и/или давление в соответствии с характеристиками желаемого кофе.
26. Устройство по любому одному из пп.1-8, содержащее хотя бы два насоса.
27. Устройство по п.26, в котором насосы обладают отличными друг от друга характеристиками.
28. Устройство по п.26, в котором два насоса управляются с возможностью активироваться попеременно или совместно в соответствии с состоянием, на которое переключен узел разлива.
29. Устройство по любому одному из пп.1-8, в котором камера заваривания имеет конфигурацию для приема одноразовых пакетов-саше различных размеров, размер одноразового пакета-саше определяет закрывающее положение двух частей камеры заваривания.
30. Устройство по любому одному из пп.1-8, отличающееся тем, что может быть удалено без использования инструментов.
