Система для приготовления напитков из капсул на одну порцию

Описана система для приготовления напитков (1) из одноразовых капсул; система содержит капсулу (3), содержащую чашеобразный контейнер (4) с фланцем (6), и заварочный узел (2), содержащий узел (7) впрыска воды под давлением и узел (8) экстракции напитка, подвижный из закрытой конфигурации и в закрытую конфигурацию, в которой узлы впрыска и экстракции образуют между собой заварочную камеру для капсулы (3); узел (7) впрыска содержит стакан (27), который расположен со своей свободной кромкой (32) к узлу (8) экстракции и может перемещаться между нерабочим задним положением и рабочим передним положением, в котором он вмещает капсулу (3), и его свободная кромка (32) зацепляется с фланцем (6); узел (8) экстракции содержит гидроцилиндр (15), содержащий поршень (17), перемещаемый между нормальным обратным положением и выдвинутым положением, в котором, когда стакан (27) находится в переднем положении, головка прижимает фланец (6) в осевом направлении к свободной кромке (32) стакана (27) для обеспечения соединения, непроницаемого для текучей среды, между фланцем (6) и свободной кромкой (32); свободная кромка (32) предназначена для зацепления с фланцем (6) только по кольцевой головке, расположенной рядом с наружной периферийной кромкой (38) фланца (6). Технический результат заявленной группы изобретений заключается в предотвращении частичного выхода воды под давлением, поданной в чашеобразный корпус, и для последующего обеспечения достижения давлением внутри чашеобразного корпуса значения, необходимого для принудительного разрыва уплотнительного листа о выступающие элементы. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка на патент испрашивает приоритет согласно заявке на итальянский патент №. 102018000005819, поданной 28 мая 2018 г., полное раскрытие которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе для приготовления напитков из одноразовых капсул, содержащих дозу продукта, подлежащего завариванию, или растворимый продукт, например кофейный порошок, чай, шоколад, молоко и т.д.

В частности, настоящее изобретение относится к системе для приготовления напитков типа, системы содержащей заварочный узел, состоящий из двух частей, которые выровнены в осевом направлении по общей горизонтальной оси и перемещаются относительно друг друга между открытым положением, в котором они образуют загрузочную область между ними, выполненную с возможностью размещения новой капсулы, и закрытым положением, в котором капсула зажата между двумя частями для обеспечения впрыска заданного количества воды под давлением в капсулу для приготовления напитка.

Существующий уровень техники

Как известно, одноразовые капсулы, наиболее часто используемые в заварочных узлах указанного выше типа, образованы за счет контейнера, выполненного из пластмассового или металлического материала, и содержат на открытом конце наружный кольцевой фланец, к которому приварен тонкий лист водонепроницаемого материала, выполненный с возможностью уплотнения внутренней части контейнера.

Если контейнер не имеет никакого отверстия, капсула уплотнена, и, следовательно, необходимо, чтобы заварочный узел содержал перфорирующее, разрывное или режущее средство, обеспечивающее образование отверстий на концах капсулы для обеспечения, когда заварочный узел находится в вышеупомянутом закрытом положении, впрыска воды под давлением на одном конце капсулы, и экстракции напитка на противоположном конце.

Для упомянутой цели способ создания подобной конструкции, наиболее широко используемый при изготовлении заварочных узлов указанного выше типа, предусматривает то, что одна из двух частей заварочного узла является неподвижной и содержит множество выступающих элементов и выпускной канал для напитка, в то время как другая часть является подвижной и образована чашеобразным корпусом, расположенным со своей вогнутостью, обращенной к неподвижной части, в положении, соосном оси заварочного узла, и содержит в своей нижней части одно или более режущих или перфорирующих устройств и канал подачи воды под давлением. Когда заварочный узел приведен в закрытое положение, чашеобразный корпус перемещается вперед к неподвижной части, таким образом, охватывая по своей траектории новую капсулу, предварительно загруженную, между двумя частями. Вследствие соединения между свободной кромкой чашеобразного корпуса и фланцем капсулы капсула перемещена относительно неподвижной части.

В закрытом положении фланец зажат между неподвижной частью и свободной кромкой чашеобразного корпуса, режущие/перфорирующие устройства проходят через нижнюю часть капсулы, и уплотнительный лист капсулы находится в контакте с выступающими элементами, но еще не порван. Следующий впрыск воды под давлением через канал подачи вызывает повышение давления внутри чашеобразного корпуса и капсулы и прижимает уплотнительный лист капсулы к выступающим элементам неподвижной части с последующим разрывом уплотнительного листа и последующим выходом напитка через выпускной канал.

На рынке также существуют неуплотненные капсулы, т.е., капсулы, в которых нижняя часть контейнера капсулы представляет собой предварительно образованные отверстия и не требует перфорации во время закрытия заварочного узла для обеспечения подачи воды под давлением в капсулу. В этих случаях капсулы обычно имеют размер для использования в заварочных узлах, содержащих вышеупомянутые перфорирующие/режущие устройства.

Как известно, описанная выше работа страдает некоторыми серьезными недостатками, возникающими в результате того, что фланец, зажатый между неподвижной частью и свободной кромкой чашеобразного корпуса, во многих случаях не представляет собой уплотнительный элемент, достаточный для предотвращения частичного выхода воды под давлением, поданной в чашеобразный корпус, и для последующего обеспечения достижения давлением внутри чашеобразного корпуса значения, необходимого для принудительного разрыва уплотнительного листа о выступающие элементы.

Для устранения упомянутого недостатка, было предложено и представлено на рынке множество решений, которые, как правило, предусматривают использование уплотнительного элемента, который взаимодействует с фланцем для обеспечения уплотнения. Указанные решения можно вкратце подразделить на две категории:

• решения, в которых уплотнительный элемент установлен на заварочном узле в таком положении, чтобы взаимодействовать с фланцем капсулы при нахождении заварочного узла в закрытом положении;

• решения, в которых уплотнительный элемент является частью капсулы и расположен по фланцу для взаимодействия со свободной кромкой чашеобразного корпуса при нахождении заварочного узла в закрытом положении.

С точки зрения сроков, решения, в которых уплотнительный элемент является частью капсулы, были разработаны после решений, в которых уплотнительный элемент является частью заварочного узла, и на сегодняшний день почти полностью заменили последний как частично по техническим причинам, так и, прежде всего, по соображениям коммерческой целесообразности производителей капсул. Фактически, наличие уплотнительного элемента на капсуле позволило производителям капсул отличать оригинальные капсулы таким образом, что они могут использоваться исключительно или, по меньшей мере, использоваться эффективно только с соответствующей машиной для приготовления напитков.

Эта тенденция приводит к появлению на рынке увеличивающегося числа так называемых закрытых систем для приготовления напитков; упомянутые системы, хотя и являются выгодными для производителей, особенно когда они защищены патентами, представляют собой очевидное ограничение свободы выбора для потребителя с точки зрения покупки капсул.

Цель и краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является создание системы для приготовления напитков, начиная с одноразовой капсулы порцию, причем упомянутая система устраняет вышеупомянутые проблемы.

В соответствии с настоящим изобретением описана система для приготовления напитков из одноразовой капсулы, как заявлено в прилагаемой формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет далее описано со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых изображен неограничивающий вариант его осуществления, где:

- фиг.1 - вид в продольном разрезе и с удаленными для ясности частями предпочтительного варианта осуществления системы для приготовления напитков настоящего изобретения;

- фиг.2 - вид системы по фиг.1 в другой рабочей схеме расположения;

- фиг.3 - вид в увеличенном масштабе части по фиг.1;

- фиг.4 - схематичный вид гидравлического контура системы для приготовления напитков настоящего изобретения;

- фиг.5 - вид другого варианта осуществления гидравлического контура системы для приготовления напитков настоящего изобретения; и

- фиг.6 - вид в увеличенном масштабе части по фиг.1.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Настоящее изобретение будет подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи для обеспечения осуществления и использования его специалистом в данной области техники. Различные модификации описанных вариантов осуществления будут сразу понятны специалистам в данной области техники, и описанные общие принципы могут быть применены к другим вариантам осуществления и применениям без отхода от объема патентных притязаний настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Следовательно, настоящее изобретение не должно рассматриваться как ограниченное описанными и проиллюстрированными вариантами осуществления, а должно иметь самый широкий объем патентных притязаний в соответствии с принципами и характеристиками, описанными и заявленными в данном документе.

На фиг.1 ссылочная позиция 1 обозначает в целом систему для приготовления напитков, содержащую заварочный узел 2 и одноразовую капсулу 3, содержащую дозу продукта, подлежащего завариванию, такого как, например, кофейный порошок или чай.

Капсула 3 представляет собой капсулу известного типа, образованную из чашеобразного контейнера 4, выполненного обычно путем термоформования, из материала с высоким барьерным эффектом для кислорода и влажности, обычно из пластмассы и/или алюминия, и крышки 5, постоянно приваренной к наружному кольцевому фланцу 6 чашеобразного контейнера 4 и обычно состоящей из одно-или многослойной защитной пленки из пластмассы и/или алюминия.

Заварочный узел 2 сконструирован таким образом, чтобы осуществлять автоматический процесс заваривания известного типа, т.е., процесс заваривания, который предусматривает впрыск горячей воды под давлением в один из концов капсулы 3, которая ранее была закрыта внутри заварочной камеры непроницаемым для текучей среды способом, и извлечение напитка через противоположный конец капсулы 3.

Для упомянутой цели заварочный узел 2 содержит, как показано на фиг.1 и 2, узел 7 впрыска и узел 8 экстракции, которые установлены на неподвижной раме 9, выровнены относительно, по существу, горизонтальной оси 10 и подвижны относительно друг друга, так что заварочный узел 2 может принимать открытую конфигурацию (фиг.1), в которой узел 7 впрыска и узел 8 экстракции расположены на расстоянии для образования пространства между ними для загрузки капсулы 3, и закрытую конфигурацию (фиг.2), в котором узел 7 впрыска и узел 8 экстракции расположены вплотную друг к другу и образуют вышеупомянутую заварочную камеру между собой.

Заварочный узел 2 дополнительно содержит опорное устройство 11, выполненное с возможностью как удержания новой капсулы 3 между узлом 7 впрыска и узлом 8 экстракции, когда заварочный узел 2 находится в открытой конфигурации, так и для осуществления выхода использованной капсулы 3 из заварочной камеры и последующего ее сбрасывания, когда заварочный узел 2 возвращается в открытую конфигурацию в конце приготовления и экстракции напитка.

Как показано на фиг.2, опорное устройство 11 представляет собой зажимное устройство известного типа и содержит два зажима 12, установленные при обращении одного к другому, на противоположных сторонах оси 10, под неподвижным трубчатым элементом 13, который выполнен с возможностью размещения и направления к опорному устройству 11 капсулы 3, ориентированной со своей собственной продольной осью, по существу, параллельно оси 10, и крышкой 5, обращенной к узлу 8 экстракции.

Каждый зажим 12 имеет канавку 14, открытую к трубчатому элементу 13 и закрытую на противоположном конце и выполненную с возможностью зацепления при использовании фланцем 6 новой капсулы 3 для удержания вместе с другой канавкой 14 капсулы 3 между узлом 7 впрыска и узлом 8 экстракции, причем крышка 5 обращена к узлу 7 экстракции.

Зажимы 12 установлены на раме 9 для колебания относительно соответствующих штифтов и против действия соответствующих пружин между нормальным закрытым или нагруженным положением (фиг.1), в котором они поддерживают капсулу 3, и разведенным или свободным от взаимодействия положением (фиг.2), в котором зажимы 12 перемещены друг от друга узлом 7 впрыска и оставляют капсулу 3 свободной для перемещения вперед вместе с последним к узлу 8 экстракции.

Как показано на фиг.1 и 2, узел 8 экстракции содержит гидроцилиндр 15, в свою очередь, содержащий цилиндрический корпус 16, закрепленный как одно целое с рамой 9, и поршень 17, установленный с возможностью осевого скольжения внутри цилиндрического корпуса 16, для перемещения во время работы и против действия упругого возвратного средства (не показано) по оси 10 между втянутым положением (фиг.1 и 2) и выдвинутым положением.

В частности, поршень 17 содержит направляющий корпус 18, который имеет наружную боковую поверхность, соединенную с возможностью скольжения с внутренней боковой поверхностью цилиндрического корпуса 16, имеет первый осевой конец, обращенный к узлу 7 впрыска, и второй осевой конец, обращенный к нижней части цилиндрического корпуса 16 и образующий с последним камеру 19 переменного объема, закрытую непроницаемым для текучей среды способом при помощи прокладки 20 и сообщающуюся с гидравлическим контуром 21, который будет подробно описан ниже, для подачи и прохождения воды, приводящей в действие поршень 17.

На части, обращенной к узлу 7 впрыска, поршень 17 имеет головку, которая в осевом направлении выступает от соответствующего конца корпуса 16 цилиндра и состоит из пластины 22, выполненной как одно целое с направляющим корпусом 18 и ограниченной спереди плоской поверхностью 23, перпендикулярной к оси 10.

Пластина 22 дополнительно содержит на плоской поверхности 23 множество выступов 24, имеющих форму по существу (усеченной) пирамиды, и множество сквозных отверстий 25, которые распределены между выступами 24 и проходят через пластину 22 для перемещения, во время работы, напитка, извлеченного из капсулы 3, в выпускной канал 26, выполненный в корпусе 16 цилиндра и сообщающийся, как показано ниже, с гидравлическим контуром 21.

Как показано на фиг.1 и 2, узел 7 впрыска содержит стакан 27, который соосен оси 10, расположен так, что его открытый конец обращен к узлу 8 экстракции, и установлен для перемещения под действием исполнительного устройства 28 и по оси 10 между нерабочим задним положением (фиг.1), которое соответствует открытой конфигурации заварочного узла 2, и рабочим передним положением (фиг.2 и 3), в котором он расположен рядом с узлом 8 экстракции.

Стакан 27 содержит нижнюю стенку 29, которая проходит поперечно к оси 10, и боковую стенку 30, которая проходит от нижней стенки 29 к узлу 8 экстракции и содержит дистальный участок 31, ограниченный свободной кромкой 32, лежащей в плоскости, перпендикулярной к оси 10.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, изображенном на прилагаемых чертежах, дистальный участок 31 имеет концевую часть 33 уменьшенной толщины, которая получена за счет периферийной выемки на цилиндрической внутренней поверхности дистального участка 31 в области, прилегающей к свободной кромке 32. В другом варианте, не изображенном, концевая часть 33 уменьшенной толщины может быть получена за счет периферийной кромки на цилиндрической наружной поверхности дистального участка 31 или посредством сужения дистального участка 31.

Концевая часть 33 уменьшенной толщины может иметь равномерную толщину или толщину, уменьшающуюся к свободной кромке 32. Предпочтительно, рядом со свободной кромкой 32 толщина концевой части 33 уменьшенной толщины равна радиальной ширине свободной кромки 32 и составляет порядка 1 мм, целесообразно равной или меньшей 1 мм.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, изображенном на прилагаемых чертежах, дистальный участок 31 образован при помощи втулки, которая соединена съемным способом, при размещении уплотнительных прокладок, с остальной частью боковой стенки 30 для закрепления в осевом направлении и под углом относительно последней.

Тот факт, что боковая стенка 30 не выполнена как одно целое, а дистальный участок 31 представляет собой отдельный элемент, позволяет выполнить дистальный участок 31 из материала, отличного от остальной части боковой стенки 30, в частности, материала, более пригодного для функции уплотнения, выполняемой свободной кромкой 32, и также позволяет заменить дистальный участок 31 при необходимости, например, в случае износа или повреждения.

В соответствии с не изображенным вариантом, дистальный участок 31 выполнен как одно целое с остальной частью боковой стенки 30.

Стакан 27 образует внутреннюю полость 34, в нижней части которой расположено перфорирующее устройство 35, выполненное, во время работы, с возможностью проникания во внутреннюю часть контейнера 4 для образования отверстий для обеспечения впрыска в капсулу 3 горячей воды под давлением, выходящей из канала 36 подачи, который сообщается способом, который будет показан ниже, с гидравлическим контуром 21.

Полость 34 выполнена с возможностью размещения в осевом направлении капсулы 3, предварительно загруженной в опорное устройство 11, когда приводное устройство 28 перемещает стакан 27 из заднего положения в переднее положение. Во время этого перемещения стакан 27 постепенно охватывает капсулу 3, отсоединяя ее от опорного устройства 11 путем расхождения зажимов 12, и перемещает ее к узлу 8 экстракции до тех пор, пока крышка 5 капсулы 3 не будет расположена на выступах 24 пластины 22.

Последний участок перемещения вперед стакана 27 и, следовательно, вставка капсулы 3 внутрь стакана 27 обеспечивает проникновение перфорирующего устройства 35 в нижнюю часть капсулы 3 и зацепление свободной кромки 32 с фланцем 6, который в переднем положении стакана 27 (фиг.2) опирается или, по существу, опирается на плоскую поверхность 23, которая окружает выступы 24.

Для того чтобы вышеупомянутое произошло, полость 34 имеет форму для размещения капсулы 3 с относительной точностью в осевом и поперечном направлениях. В частности, длина полости 34, т.е., осевое расстояние между свободной кромкой 32 и нижней частью полости 34, выбрана для превышения высоты контейнера 4 капсулы 3, таким образом, что не происходит сжатия капсулы 3 в осевом направлении при ее прижатии к пластине 22, но в то же время обеспечивается взаимодействие нижней части капсулы 3 с перфорирующим устройством 35.

В поперечном направлении ширина полости 34 выбрана таким образом, чтобы при полной вставке капсулы в стакан 27 зазор между капсулой 3 и внутренней боковой поверхностью полости 34 был как можно меньше.

Как показано на фиг.3, диаметр стакана 27, измеренный на свободной кромке 32, выбран таким образом, что при его зацеплении с фланцем 6 свободная кромка 32 входит в контакт с периферийной кольцевой головкой 37 фланца 6, т.е., с кольцевым участком фланца 6, который расположен рядом с наружной кромкой 38 упомянутого фланца 6.

В частности, как показано на фиг. 3, если, как это обычно происходит с большей частью капсул на рынке, фланец 6 содержит кольцевой уплотнительный элемент 39, расположенный рядом с боковой стенкой контейнера 4 или примыкающий к боковой стенке контейнера 4 (фиг.3), то кольцевая головка 37 представляет собой кольцевой участок фланца 6, расположенный радиально на наружной стороне уплотнительного элемента 39.

Следовательно, в этом случае не происходит взаимодействия между свободной кромкой 32 и уплотнительным элементом 39, который, следовательно, не выполняет функцию, для которой он предназначен, т.е., обеспечение уплотнения по текучей среде по фланцу 6, когда заварочный узел 2 находится в закрытом положении. Кроме того, предпочтительно, концевая часть 33 уменьшенной толщины имеет осевое удлинение, так что, когда свободная кромка 32 поджимает фланец 6, уплотнительный элемент 39 находится внутри концевой части 33 уменьшенной толщины, не будучи, по существу, раздавленным частью дистального участка 31, имеющего большую толщину, чем концевая часть 33 уменьшенной толщины.

Другими словами, наличие концевой части 33 уменьшенной толщины, следовательно, обеспечивает то, что свободная кромка 32 зацепляется с фланцем 6 в кольцевой области с шириной, измеренной в радиальном направлении, значительно уменьшенной относительно общей ширины фланца 6 и, предпочтительно, свободной от любых уплотнительных элементов, которые могут поддерживаться упомянутым фланцем 6. В общем случае кольцевая область фланца 6, зацепленного со свободной кромкой 32, представляет собой плоскую кольцевую область, лежащую в плоскости, по существу перпендикулярной к оси 10.

Предпочтительно, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, изображенным на прилагаемых чертежах, в частности, на фиг.1 и 6, толщина концевой части 33 уменьшенной толщины имеет такой размер, что концевая часть 33 уменьшенной толщины не поджимает в осевом направлении уплотнительный элемент 39, когда свободная кромка 32 зацепляется с кольцевой головкой 37 фланца 6, но предназначена для выполнения, при необходимости, центрирующего действия для центрирования фланца 6 относительно свободной кромки 32 во время перемещения вперед стакана 27 в переднее положение.

Взаимодействие между концевой частью 33 уменьшенной толщины и уплотнительным элементом 39 не производит никакого уплотнительного эффекта, даже в радиальном направлении, поскольку, когда стакан 27 находится в переднем положении, внутренняя поверхность концевой части 33 уменьшенной толщины окружает уплотнительный элемент 39 без вызывания какого-либо радиального сжатия с уплотнительным эффектом. Фактически, независимо от контакта в радиальном направлении между концевой частью 33 уменьшенной толщины и уплотнительным элементом 39, любой возможный уплотнительный эффект вследствие радиального сцепления предотвращен за счет наличия множества выемок 33а, образованных на цилиндрической внутренней поверхности концевой части 33 уменьшенной толщины.

Как показано на фиг.1 и 2, исполнительное устройство 28, выполненное с возможностью перемещения стакана 27, содержит механизм 40, имеющий кривошип 41, который установлен на штифте 42, вращающемся вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной к оси 10, и пару параллельных соединительных стержней 43 (только один из которых можно видеть на прилагаемых чертежах), один конец которых шарнирно соединен со свободным концом кривошипа 41, и противоположный конец шарнирно соединен с нижней стенкой 29 стакана 27.

Штифт 42 вращается вокруг своей собственной оси с помощью системы рычагов (не показаны), которые кинематически соединяют штифт 42 с крышкой 44 заварочного узла 2, так что перемещение крышки 44 из поднятого положения (фиг.1) в опущенное положение (фиг.2) заставляет стакан 27 перемещаться из своего заднего положения в свое переднее положение и, наоборот, перемещение крышки 38 из опущенного положения (фиг.2) в поднятое положение (фиг.1) заставляет стакан 27 возвращаться из переднего положения в заднее положение.

В соответствии с альтернативными вариантами осуществления (не показаны), стакан 27 может совершать возвратно-поступательное движение с помощью исполнительного устройства, отличного от исполнительного механизма, описанного выше, при условии, что оно пригодно для этой цели.

Работа системы для приготовления напитков 1 будет описана ниже со ссылкой на фиг.1 и 2 и, в частности, на фиг.4, на которой схематически изображен гидравлический контур 21.

Как показано на фиг.4, гидравлический контур 21 содержит насос 45, соединенный на стороне всасывания с подачей холодной воды, в этом случае с резервуаром 46, при помощи трубы 47 для холодной воды, содержащей счетчик 48 воды и фильтр 49.

На стороне давления насос 45 соединен с впускным отверстием 50 трехходового электромагнитного клапана 51 при помощи трубы 52 для холодной воды, которая проходит через камеру 19 переменного объема гидроцилиндра 15.

Трехходовой электромагнитный клапан 51 содержит, в дополнение к впускному отверстию 50, два выпускных отверстия, из которых первое выпускное отверстие 53 выполнено, когда оно сообщается с впускным отверстием 50, с возможностью соединения трубы 52 для холодной воды, т.е., камеры 19 переменного объема, с трубой 54 для холодной воды, которая проходит от трехходового электромагнитного клапана 51 к впускному отверстию проточного бойлера 55, в то время как второе выпускное отверстие 56 выполнено, когда оно сообщается с впускным отверстием 50, с возможностью соединения трубы 52 для холодной воды, т.е., камеры 19 переменного объема, с трубой 57 для холодной воды, которая проходит от трехходового электромагнитного клапана 51 к резервуару 46.

Выпускное отверстие бойлера 55 соединено с каналом 36 подачи узла 7 впрыска при помощи трубы 58 для горячей воды, которая содержит вверх по потоку от канала 36 подачи обратный клапан 59, установленный для открытия, когда давление вверх по потоку от обратного клапана 59 достигает заданного порогового значения. Предпочтительно пороговое значение составляет порядка 5 бар.

И наконец, гидравлический контур 21 содержит выпускную трубу 60, которая устанавливает сообщение по текучей среде между выпускным каналом 26 в узле 8 экстракции и подающим соплом 61 напитка.

Цикл приготовления напитка начинается с загрузки капсулы 3 (фиг.1) в опорное устройство 11, когда крышка 44 поднята, и стакан 27 находится в своем обратном положении.

Опускание крышки 44 вызывает перемещение стакана 27 вверх до его переднего положения, в котором свободная кромка 32 зацепляется с фланцем 6 на кольцевой головке 37 (фиг.2).

При этом, на основании внешней команды электронный блок управления (не показан) управляет трехходовым электромагнитным клапаном 51 для установки сообщения между впускным отверстием 50 и выпускным отверстием 53 и приводит в действие насос 45, который забирает холодную воду из резервуара 46 и передает ее при повышенном давлении в камеру 19 переменного объема через трубу 52 для холодной воды и в бойлер 55 через трехходовой электромагнитный клапан 51 и трубу 54 для холодной воды.

В бойлере 55 вода нагревается до заданной температуры и проходит в трубу 58 для горячей воды до обратного клапана 59.

Подача холодной воды под давлением в камеру 19 переменного объема вызывает перемещение поршня 17 в его выдвинутое положение и последующее сжатие пластины 22 на свободной кромке 32.

Таким образом, фланец 6, расположенный между пластиной 22 и свободной кромкой 32, подвергается поршнем 17 «активному» осевому сжимающему усилию для обеспечения идеального уплотнения, непроницаемого для текучей среды, по кольцевой головке 37 фланца 6.

При достижении камерой 19 переменного объема максимального расширения давление вниз по потоку от обратного клапана 59 увеличивается до тех пор, пока оно не достигнет эталонного давления с последующим открытием обратного клапана 59 и подачей горячей воды под давлением в канал 36 подачи и, следовательно, в капсулу 3. Повышение давления внутри стакана 27 и капсуле 3 вызывает перемещение и разрыв крышки 5 капсулы 3 за счет выступов 24, таким образом, обеспечивая выход напитка из капсулы 3 и достижения, через выпускной канал 26 и выпускную трубу 60, подающего сопла 61.

В конце подачи блок управления (не показан) подает команду на остановку насоса 45 и управляет трехходовым электромагнитным клапаном 51 для установки сообщения между впускным отверстием 50 и выпускным отверстием 56. Падение давления в трубе 52 для холодной воды вследствие остановки насоса 45 вызывает втягивание поршня 27 и выход оставшейся воды через трубу 57 для холодной воды.

Вышеизложенное иллюстрирует преимущества системы для приготовления напитков 1 настоящего изобретения относительно известных систем, имеющихся в настоящее время на рынке.

В частности, преимущества относятся к синергетической комбинации между гидроцилиндром 15, который перемещает узел 8 экстракции, и конфигурацией стакана 27.

Тот факт, что свободная кромка 32 стакана 27 имеет толщину и диаметральный размер, такой, чтобы зацепляться с фланцем 6 только по узкой кольцевой головке 37, расположенной рядом с наружной кромкой фланца 6 и, предпочтительно, в положении, радиально наружном относительно кольцевого уплотнительного элемента, удерживаемого фланцем 6, означает то, что эффективность уплотнения на фланце 6 в целом не зависит от наличия, формы и размера любого уплотнительного элемента, расположенного на фланце 6, причем упомянутая эффективность обеспечена за счет осевого усилия, с которым поршень 27 прижимает фланец 6 к свободной кромке 32.

Отсюда следует, что правильная работа заварочного узла 2 не обусловлена ни наличием, ни типом уплотнительного элемента 39 капсулы 3, и это значительно расширяет выбор капсул, которые пользователь может купить из общего числа капсул, имеющихся на рынке.

Кроме того, уменьшенная площадь контакта/уплотнения, обеспеченная кольцевой головкой 37, вместе с тем фактом, что поршень 17 отводится сразу, как только насос 45 перестает работать, и давление в гидравлическом контуре 21 падает, приводит к немедленному и внезапному открытию стакана 27 и, следовательно, в то же время к внезапному сливу оставшейся воды в стакане 27 без необходимости в наличии конкретных сливных каналов в стакане 27.

Что касается работы поршня, следует подчеркнуть, что работа с помощью холодной воды обеспечивает значительное преимущество с точки зрения надежности гидроцилиндра 15 и, следовательно, эффективности соединения, непроницаемого для текучей среды, между фланцем 6 и свободной кромкой 32.

Фактически, использование холодной воды для работы поршня 17 значительно снижает, что касается работы с горячей водой, как сроки, так и тепловое напряжение, которому подвергается гидроцилиндр 15.

Кроме того, заварочный узел 2 обеспечивает дополнительное преимущество, получаемое из расположения гидравлического цилиндра 15 на узле 8 экстракции, вместо расположения на узле 7 впрыска. Фактически, таким образом, гидроцилиндр 15 расположен на части заварочного узла 2, имеющей самую низкую температуру, т.е., части заварочного узла 2, из которой выходит напиток, и, следовательно, значительно ограничен теплообмен между, с одной стороны, непрерывным потоком холодной воды, который проходит через гидроцилиндр 15 во время подачи, и, с другой стороны, частью заварочного узла 2, имеющей самую высокую температуру, т.е., частью заварочного узла 2, из которой горячая вода подается в капсулу 3 для извлечения напитка, таким образом, улучшая тепловые характеристики заварочного узла 2 и качество экстракции.

На фиг. 5 изображен другой вариант гидравлического контура 21, в котором одни и те же или подобные элементы, что и в гидравлическом контуре 21, изображенном на фиг. 4, обозначены одними и теми же или подобными ссылочными позициями.

Короче говоря, гидравлические контуры 21, изображенные на фиг.4 и 5, отличаются частью контура вниз по потоку от насоса 45 и, в частности, тем, что в гидравлическом контуре 21 на фиг.5 гидроцилиндр 15 и бойлер 55 снабжаются насосом 45 параллельно по двум отдельным трубам для холодной воды, так что холодная вода, которая приводит в действие гидроцилиндр 15, не является той же самой водой, которая подается через бойлер 55 в канал 36 подачи для экстракции напитка из капсулы.

Как показано на фиг.5, труба 52 для холодной воды, соединенная с подачей насоса 45, имеет разветвление 62, образованное, например, тройниковым соединением, от которого ответвляются первая труба 52’ для холодной воды и вторая труба 52” для холодной воды.

Труба 52’ для холодной воды проходит от разветвления 62 через гидроцилиндр 15 до впускного отверстия 63 двухходового электромагнитного клапана 64, выпускное отверстие 65 которого соединено с резервуаром 46 через рециркуляционную трубу 66.

Труба 52” для холодной воды проходит от разветвления 62 через бойлер 55 до впускного отверстия 67 трехходового электромагнитного клапана 68, первое выпускное отверстие 69 которого соединено с каналом 36 подачи узла 7 впрыска через трубу 70 для горячей воды, и второе выпускное отверстие 71 соединено с контейнером 72 для сбора через выпускную трубу 73.

Труба 52” для холодной воды содержит обратный клапан 74, расположенный между разветвлением 62 и впускным отверстием бойлера 55, причем клапан обычно представляет собой двухходовой электромагнитный клапан.

Двухходовой электромагнитный клапан 64, трехходовой электромагнитный клапан 68 и обратный клапан 74 управляются электронным блоком управления (не показан), так что двухходовой электромагнитный клапан 64 при нормальных условиях открыт, в то время как трехходовой электромагнитный клапан 68 и обратный клапан 74 при нормальных условиях закрыты.

В качестве альтернативы обратный клапан 74 может быть дросселирующим клапаном, имеющим заданное давление открытия, например, 2 бар. Обратный клапан 74 при нормальных условиях закрыт и выполнен с возможностью открытия, когда давление вверх по потоку от клапана поднимается выше заданного давления открытия.

Когда цикл приготовления начат, электронный блок управления подает команду на закрытие впускного отверстия 63 двухходового электромагнитного клапана 64 и включение насоса 45, так что холодная вода, извлеченная из резервуара 46, подается по трубе 52’ для холодной воды в камеру 19 переменного объема гидроцилиндра 15, таким образом, заставляя поршень 17 перемещаться в выдвинутое положение и сжимает, непроницаемо для текучей среды, кольцевую головку 37 фланца 6 между пластиной 22 и свободной кромкой 32 стакана 27.

При этом, электронный блок управления подает команду на открытие обратного клапана 74 и управляет трехходовым электромагнитным клапаном 68 для открытия впускного отверстия 67 и закрытия выпускного отверстия 71, таким образом, заставляя холодную воду под давлением проходить через бойлер 55, и для подачи горячей воды под давлением в канал 36 подачи для обеспечения процесса подачи напитка.

В конце подачи электронный блок управления подает команду на остановку насоса 45, закрытие обратного клапана 74 и открывает двухходовой электромагнитный клапан 64, так что вода под давлением, содержащаяся в ответвлении между насосом 45 и обратным клапаном 74 и по трубе 52” для холодной воды, проходит в резервуар 46 через рециркуляционную трубу 66.

Через определенный промежуток времени электронный блок управления подает команду на закрытие впускного отверстия 67 трехходового электромагнитного клапана 68 и открытие выпускного отверстия 69, так что горячая вода под давлением, все еще находящаяся внутри стакана 27, проходит в контейнер 72 для сбора и не вытекает через подающее сопло 61.

Гидравлический контур 21, описанный выше со ссылкой на фиг.5, имеет преимущество в разделении гидравлического контура вниз по потоку от насоса 45 на две ветви, из которых:

одна ветвь предназначена для приведения в действие гидроцилиндра 15 и содержит двухходовой электромагнитный клапан 64 вниз по потоку от гидроцилиндра 15 для селективного соединения гидравлического цилиндра 15 с насосом 45 или с резервуаром 46 (или, в качестве альтернативы, с выпускным отверстием), и

одна ветвь предназначена для процесса подачи, т.е., для подачи горячей воды под давлением в капсулу 2, и содержит обратный клапан 74, расположенный вверх по потоку от бойлера 55, для изоляции горячего участка контура от холодного участка контура, расположенного вверх по потоку от бойлера 55.

Такая схема гидравлического контура 21 обеспечивает следующие положительные эффекты:

• когда насос 45 выключен в конце процесса подачи, и обратный клапан 74 закрыт, оставшаяся горячая вода, находящаяся между бойлером 55 и каналом 36 подачи, не может быть возвращена обратным клапаном 74 в резервуар 46 через трубу 52’ для холодной воды и, следовательно, не может проходить снова в насос 45;

• во время процесса подачи вода внутри гидроцилиндра 15 является статичной, и это дополнительно повышает положительные эффекты с точки зрения тепловых характеристик подачи, получаемых из расположения гидроцилиндра 15 на узле 8 экстракции;

• возможность изоляции по текучей среде ветви, содержащей гидроцилиндр 15, от ветви, содержащей бойлер 55, трубу 70 для горячей воды и выпускную трубу 60, обеспечивает выполнение по двум ветвям отдельных и независимых процессов очистки в соответствии с конкретными требованиями для каждой ветви и гидравлических элементов, расположенными на них.

1. Система (1) для приготовления напитков из одноразовых капсул, содержащая:

капсулу (3), содержащую чашеобразный контейнер (4) с наружным кольцевым фланцем (6), закрытую приваренной к фланцу (6) крышкой (5);

заварочный узел (2), содержащий узел (7) впрыска воды под давлением (7) и узел (8) экстракции напитка, выровненные по оси (10) и подвижные относительно друг друга между открытой конфигурацией, в которой узлы впрыска и экстракции образуют пространство для загрузки капсулы между ними, и закрытой конфигурацией, в которой узлы впрыска и экстракции примыкают друг к другу и образуют заварочную камеру для капсулы (3) между ними; узел (7) впрыска содержит стакан (27), который расположен своей свободной кромкой (32) к узлу (8) экстракции и установлен для перемещения между нерабочим задним положением и рабочим передним положением, в котором при работе стакан (27) вмещает капсулу (3), а ее свободная кромка (32) зацеплена с фланцем или расположена рядом с фланцем (6);

причем измеренная в радиальном направлении толщина и диаметральный размер свободной кромки (32) таковы, что свободная кромка (32) зацепляется с фланцем (6) только в кольцевой области (37) фланца (6), расположенной рядом с наружной периферийной кромкой (38) фланца (6), так что кольцевая область (37) расположена в радиально наружном положении относительно любого уплотнительного элемента (39) капсулы (3), связанного с фланцем (6);

отличающаяся тем, что узел (8) экстракции содержит гидроцилиндр (15), содержащий неподвижный цилиндрический корпус (16) и поршень (17), который содержит головку с частью, обращенной к узлу (7) впрыска, и установлен в цилиндрическом корпусе (16) с возможностью скольжения в осевом направлении между нормальным обратным положением и выдвинутым положением, в котором часть головки прижата к свободной кромке (32) расположенного в переднем положении стакана (27) с осевым усилием, таким, чтобы соединять фланец (6) и свободную кромку (32) непроницаемо для текучей среды;

причем система (1) для приготовления напитков дополнительно содержит гидравлический контур (21), содержащий источник (46) подачи холодной воды и трубу (47, 52, 54, 58) подачи, которая соединяет источник (46) подачи холодной воды с узлом (7) впрыска; труба (47, 52, 54, 58) подачи содержит первый участок (47, 52, 54), который проходит последовательно, начиная от источника подачи холодной воды, через насос (45), гидроцилиндр (15) узла (8) экстракции, бойлер (55) и обратный клапан (59), и второй участок (58), который соединяет обратный клапан (59) с узлом (7) впрыска; причем обратный клапан (59) выполнен с возможностью открытия при работе при достижении давлением воды на первом участке (47, 52, 54) вниз по потоку от насоса (45) заданного порогового давления.

2. Система (1) для приготовления напитков из одноразовых капсул, содержащая:

капсулу (3), содержащую чашеобразный контейнер (4) с наружным кольцевым фланцем (6), закрытую приваренной к фланцу (6) крышкой (5);

заварочный узел (2), содержащий узел (7) впрыска воды под давлением (7) и узел (8) экстракции напитка, выровненные по оси (10) и подвижные относительно друг друга между открытой конфигурацией, в которой узлы впрыска и экстракции образуют пространство для загрузки капсулы между ними, и закрытой конфигурацией, в которой узлы впрыска и экстракции примыкают друг к другу и образуют заварочную камеру для капсулы (3) между ними; узел (7) впрыска содержит стакан (27), который расположен своей свободной кромкой (32) к узлу (8) экстракции и установлен для перемещения между нерабочим задним положением и рабочим передним положением, в котором при работе стакан (27) вмещает капсулу (3), а ее свободная кромка (32) зацеплена с фланцем или расположена рядом с фланцем (6);

причем измеренная в радиальном направлении толщина и диаметральный размер свободной кромки (32) таковы, что свободная кромка (32) зацепляется с фланцем (6) только в кольцевой области (37) фланца (6), расположенной рядом с наружной периферийной кромкой (38) фланца (6), так что кольцевая область (37) расположена в радиально наружном положении относительно любого уплотнительного элемента (39) капсулы (3), связанного с фланцем (6);

отличающаяся тем, что узел (8) экстракции содержит гидроцилиндр (15), содержащий неподвижный цилиндрический корпус (16) и поршень (17), который содержит головку с частью, обращенной к узлу (7) впрыска, и установлен в цилиндрическом корпусе (16) с возможностью скольжения в осевом направлении между нормальным обратным положением и выдвинутым положением, в котором часть головки прижата к свободной кромке (32) расположенного в переднем положении стакана (27) с осевым усилием, таким, чтобы соединять фланец (6) и свободную кромку (32) непроницаемо для текучей среды;

причем система (1) для приготовления напитков дополнительно содержит гидравлический контур (21), содержащий источник (46) подачи холодной воды, насос (45), соединенный по текучей среде на стороне всасывания с источником (46) подачи холодной воды, и две ветви (52’, 52”), соединенные по текучей среде с источником подачи к насосу (45); первая ветвь (52’) проходит через бойлер (55) до узла (7) впрыска и содержит обратный клапан (74), расположенный вверх по потоку от бойлера (55), и трехходовой электромагнитный клапан (68), расположенный вниз по потоку от бойлера (55), для селективного соединения выпускного отверстия бойлера (55) с узлом (7) впрыска или с выпускным каналом (26); а вторая ветвь (52”) проходит через гидроцилиндр (15) и содержит трехходовой электромагнитный клапан (68), расположенный вниз по потоку от гидроцилиндра (15), для соединения выпускного отверстия гидроцилиндра (15) с рециркуляционной трубой (66), проходящей в резервуар (46), или с выпускным каналом.

3. Система (1) по любому из пп. 1, 2, в которой стакан (27) содержит нижнюю стенку (29), поперечную к оси (10), и боковую стенку (30), которая соосна с осью (10) и содержит дистальный участок (31), имеющий концевую часть (33) уменьшенной толщины, которая имеет уменьшенную толщину относительно остальной части дистального участка (31) и ограничена на конце свободной кромкой (32).

4. Система (1) по п.3, в которой толщина концевой части (33) уменьшенной толщины является равномерной или уменьшающейся к свободной кромке (32).

5. Система (1) по любому из пп. 3, 4, в которой дистальный участок (31) съемно связан с остальной частью боковой стенки (30).

6. Система (1) по любому из пп.3-5, в которой концевая часть (33) уменьшенной толщины образована периферийной выемкой на внутренней поверхности стакана (27).

7. Система (1) по любому из пп.3-6, в которой концевая часть (33) уменьшенной толщины имеет на своей внутренней поверхности, соосной оси (10), множество выемок (33а), распределенных вокруг оси (10).

8. Система по любому из пп.1-7, в которой головка поршня (17) содержит пластину (22), которая ограничена на своей обращенной к стакану (27) стороне плоской поверхностью (23), перпендикулярной к оси (10), и содержит множество выступов (24), выступающих от плоской поверхности (23) и выполненных с возможностью прорезания крышки (5) капсулы (3) при нахождении заварочного узла (2) в закрытой конфигурации с впрыском горячей воды под давлением в капсулу (3).