КОФЕВАРКА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК A47J31/32 

Изобретение касается устройств для приготовления горячих напитков и, в частности, кофе, в которых фильтрующий элемент может неоднократно использоваться, выниматься из варочной камеры для удаления остатков кофе, а затем снова устанавливается в варочной камере.

Изобретение является усовершенствованием установок для варки напитков типа описанного в патенте США N 3.565.641 (23 февраля 1971 г. Алан М. Кинг). В этом патенте описывается машина для приготовления к продажи горячих напитков, предназначенная для варки одной чашки кофе или другого напитка, которая имеет варочную камеру, в которую загружают горячую воду и заварку. Камера имеет дно, через которое могут проходить газ и жидкость, но снабженная фильтром, который препятствует прохождению материала заварки. Устройство, раскрытое в патенте США 3.565.641, имеет нижнюю камеру, которая по существу такого же размера в поперечном сечении, как и первая камера, расположенную под первой камерой, в которой смонтирован поршень. Поршень может перемещаться вверх в направлении первой камеры, выталкивая воздух через дно первой камеры в первую камеру с тем, чтобы перемешивать варочную смесь горячей воды и заварки с получением напитка. Затем поршень перемещается в сторону от дна верхней камеры и втягивает напиток через дно и фильтр и затем выливает его через соответствующий патрубок. В устройстве согласно патенту США 3.565.641 фильтрующий материал повторно не используется и варочную камеру заряжают порцией фильтрующего материала для каждой чашки кофе, после чего фильтрующий материал выбрасывают.

Цель изобретения состоит в создании устройства для варки напитков, позволяющего повторно (неоднократно) использовать фильтрующий материал, которое снабжено верхней камерой, выступающей из нижней камеры варки и во время работы которого фильтрующий материал в варочной камере и остаток от предшествующей чашки напитка выходит из варочной камеры и соскребается с фильтрующего материала, после чего фильтрующий материал возвращается в варочную камеру и верхняя камера устанавливается на нижнюю камеру с обеспечением герметичного соединения.

Другая цель изобретения состоит в создании рычажного механизма удерживания сетки, который в течение части операции варки, когда поршень движется вверх в верхнюю часть цилиндра, входит в контакт с фильтром и удерживает его, и выходит из контакта с фильтрующим материалом, когда поршень достигает верхней мертвой точки, и остается на своем максимальном расстоянии от фильтрующего материала в течение остальной части цикла варки.

Еще одна цель изобретения состоит в создании усовершенствованной кофеварной установки, которая не только обеспечивает многократное использование фильтрующего материала, но также позволяет удалять многоразовый фильтрующий материал и заменять его на одноразовый бумажный фильтрующий материал.

Другая цель изобретения состоит в создании варочной машины, в которой значительная часть цикла варки используется для вытягивания кофе через фильтр и перемешивания напитка, и в которой очень ограниченное время цикла используется для поднятия верхней камеры, удерживания ее вверху, удаления остатков кофе и фильтрующего материала из камеры варки, возвращения фильтрующего материала в камеру варки, опускания верхней камеры и удерживания сетки внизу.

Другая цель состоит в создании положительно приводимой сетки фильтрующего материала, которая возвращается в камеру варки.

Другие цели, отличительные признаки и преимущества изобретения будут легко понятны из нижеследующего описания некоторых предпочтительных вариантов его осуществления, сопровождаемого фигурами, хотя без отхода от концепции и объема изобретения могут быть осуществлены и другие его варианты и модификации.

На фиг. 1 показано устройство для варки напитков;на фиг. 2 вид сверху варочного устройства; на фиг. 3 боковой вид устройства с частичным вырезом; на фиг. 4 вид устройства, частично в разрезе; на фиг. 5 вид устройства с частичным вырезом; на фиг. 6 вид в сечении по VI-VI на фиг. 5, показывающий механизм управления движением верхней камеры варки и фильтрующего материала; на фиг. 7 боковой вид привода удерживания заварки; на фиг. 8 вид в сечении с частичным вырезом по VIII-VIII на фиг. 5, показывающий опускающий рычаг; на фиг. 9 вид привода фильтра; на фиг. 10 вид варианта выполнения изобретения; на фиг. 11 вид модификации устройства по фиг. 10: на фиг. 12 - вид в разрезе, показывающий модифицированный привод; и на фиг. 13 частичный вид устройства на фиг. 12 в другом положении.

На фиг. 1 показана конструкция устройства, которое включает корпус 1 с дозатором кофе 2, смонтированным на нем, с отверстием 3, и в котором имеется соответствующий контрольный механизм (не показан), хорошо известный специалистам в этой области техники, который по запросу опускает кофе в верхнюю камеру варки 4, которая взаимодействует с нижней камерой варки 5. Горячая вода поступает из резервуара 6, который имеет соответствующий нагреватель (не показан) и выпускное отверстие 7 для заполнения объема на одну чашку горячей водой в воронке 8 верхней камеры варки 4, где она перемешивается под действием поршня 9, смонтированного в нижней камере 5, для варки кофе. После того, как кофе готов, он пропускается через фильтр и выходит через отверстия 10 на слив 11 в чашку 12 для его потребления.

На фиг. 2-9 показано устройство согласно изобретению. Как показано на фиг. 4 и 6, верхняя часть нижней камеры варки 5 поддерживает фильтрующий материал 13. Он может быть типа фильтрующей ткани, такой, как полиэфирный монофиламент HD7-75 или HD7-63, производимый фирмой "ТЕТКО инк" (TETKO Inc. 420 Saw Mill River Road, Elmsford, New York 10523).

Нижняя камера 5 имеет цилиндрическую форму и в ней смонтирован поршень 9, который соединен посредством поршневого пальца 14 с поршневым штоком 15, который соединен с помощью пальца 16 с плечом кривошипа 17, смонтированным на приводном валу 18, который приводился во вращение в одном направлении для возбуждения устройства с помощью соответствующего приводного двигателя 19. Верхняя камера варки 4 может быть квадратной, прямоугольной или круглой по форме, но имеет воронку 8, которая имеет продолжение 20, которое монтируется на верхней части верхней камеры 4 и имеет обращенный вниз участок 21 воронки, который оканчивается у отверстия 22 для подачи горячей воды и заварки, например, молотого кофе в камеры варки. Над верхней частью нижней камеры 5 смонтирован гибкий фильтрующий материал 13, как показано, например, на фиг. 4 и 6. Фильтрующий материал 13 уплотнен в камере варки с помощью нижней прокладки 23, установленной на верхнем участке нижней камеры 5, и с помощью второй прокладки 24, смонтированной в нижней кромке верхней камеры 4. В прокладке 23 сформован фильтрующий материал в виде сита (сетки) для предотвращения случайного попадания помола в нижнюю камеру 5. Сетка 25 для удерживания фильтрующего материала входит в контакт с фильтрующим материалом 13 во время цикла варки и имеет три продольных элемента 26, 27 и 28, как показано на фиг. 2, и пять поперечных элементов 29, 30, 31, 32 и 33. Удерживающая сетка 25 соединена с шарнирно смонтированным удерживающим рычагом 34 с помощью подшипников 35 и 35а и кронштейнов 36, прикрепленных к элементу удерживающей сетки 25, как показано на фиг. 2 и 4.

В изобретении верхняя камера варки 4 открыта и негерметизирована от нижней камеры варки 5 для возможности удаления полоски фильтрующего материала 13 из камеры варки с тем, чтобы удалять остатки 37 от предшествующей чашки кофе из кофеварки. Это вообще показано на фиг. 9, где полоска 13 фильтрующего материала имеет один конец, который проходит по ролику 38 до катушки 39, смонтированной на корпусе устройства, с валом 40. Вал 40 несет шестерню 41, которая зацепляется с промежуточной шестерней 42, смонтированной на валу 43, которая взаимодействует с зубчатым сегментом 44, который приводит во вращение катушку 39. Зубчатый сегмент 44 смонтирован на валу 45, который несет зубчатое колесо ("звездочку") 46 и кулачки 47 и 48. Кулачок 47 входит в контакт с кулачковым следящим элементом 49, смонтированным на рычаге 50, который смонтирован шарнирно, как показано на фиг. 3.

Конец 51 рычага 50 согнут, как показано на фиг.3, и входит в отверстие 52 в раме 53, которое служит в качестве точки шарнира для перемещения фильтроудерживающего элемента 25. Рычаг 50 шарнирно соединен с элементом 56, как показано на фиг. 3 и 5. Элемент 56 имеет палец 57, который входит в выемку (паз), образованную между стойками 58 и 59, образованными на элементе 60, который шарнирно смонтирован на валах 61а и 61в рамы 53.

Элемент 56 имеет верхнюю поверхность, против которой расположен конец 62 качающегося рычага 63. Качающийся рычаг 63 шарнирно смонтирован на валу 64, который имеет плоский участок, как показано на фиг.4. Плечо рычага 34 покоится на валу 64 и имеет свободный конец с пальцем 35, который входит в контакт с кронштейнами 65 и 66 (фиг. 9), которые соединены с удерживающим элементом 25.

Таким образом, когда шток 54 опускается кулачком 47, удерживающий элемент 25 осуществляется функцию удерживания.

Кулачок 48 входит в контакт с кулачковым следящим элементом 67, смонтированным на рычаге 68, который шарнирно смонтирован с помощью пальца 69, как показано на фиг. 3. Рычаг 68 несет стержень 70 и когда кулачковый следящий элемент 67 поднимается на кулачке 48 фильтрующий материал 13 положительно протягивается стержнем 70.

Как показано на фиг. 9, перегородка фильтра 13 соединена с катушкой 39 с помощью пальца 71 так, что когда шестерня 41 приводится в движение промежуточной шестерней 42, которая в свою очередь приводится в движение зубчатым сегментом 44, катушка 39 тянет фильтрующий материал 13 из камеры варки так, что остатки 37 от предшествующей чашки кофе удаляются с фильтрующего материала 13 скребком 72, который имеет конец 73, который снимает остаток 37, и остаток падает в контейнер (не показан). Другой конец фильтрующего материала 13 проходит вокруг стержня 70 и имеет свой второй конец, прикрепленный к пальцу 74, как лучше всего показано на фиг. 9.

После того, как зубчатый сегмент 44 привел в движение фильтрующий материал 13 так, что остатки кофе удаляются с фильтрующего материала, зубчатый сегмент 44, вращаемый в направлении против часовой стрелки по фиг. 3 и 9, отцепляется от шестерни 42, которая освобождает катушку 39, так что стержень 70 будет протягивать фильтрующий материал через камеру варки, при этом стержень 70 занимает положение, показанное на фиг. 9 пунктирной линией.

Верхняя камера варки смонтирована на двойных рычагах 75, 75а и 75в) и 76 (76а и 76в), которые прикреплены к шарнирному элементу 60, как показано на фиг. 5. Пара шатунных валов 77 и 78 соединена с верхней камерой варки 4 и шарнирно смонтирована на конце рычагов 75 и 76, как показано на фиг. 9. Шатунные валы 77 и 78 образованы с плоскими участками, как показано на фиг. 5, и входят в прорези 79, образованные в рычагах 75 и 76. Задний конец элемента 60 шарнирно соединен с корпусом посредством валов 61а и 61в, как показано на фиг. 2, которые проходят через опорные элементы 80а и 80в, соединенные с корпусом 53 устройства. Пружина 81 смонтирована на шатунном валу 82 и имеет концы 83 и 84 с тем, чтобы смещать элемент 60 и рычаги 75 и 76 вверх. Вал 85 проходит через опорный элемент 86, как показано на фиг.4, имеется блок шайбы 87, установленный на продолжениях 86, и гайка 88, закрепляющая верхний конец вала 85 на элементе 60.

Центральный участок 89 элемента 60 несет опорный элемент (выступ) 86, как показано на фиг. 3 и 4.

Как показано на фиг.7, вал 85 имеет полый расширенный участок 90 на своем нижнем конце и несет кулачковый следящий элемент 91, смонтированный на валу 92, который соединен с участком 90. Кулачковый следящий элемент 91 входит в контакт с кулачком 93, смонтированным на валу 18, который, как показано на фиг. 5, приводится в движение двигателем 19 посредством элемента сцепления 94 и пальца 95. Звездочка 96 также смонтирована на валу 18, как показано на фиг. 7 и фиг. 5, и приводит в движение цепную передачу 97, которая приводит в движение звездочку 46, смонтированную на валу 45, показанный на фиг. 3. Как показано на фиг. 3, звездочка 46 смонтирована на валу 45 и несет кулачки 47 и 48, а также зубчатый сегмент 44, который зацепляется с шестерней 42 для приведения в движение фильтрующего материала 13 на катушке 39. Кулачок 47 входит в контакт с кулачковым следящим элементом 98 в шарнирном рычаге 50 с тем, чтобы приводить в движение рычаг 54 для приведения в действие рычага, удерживающего фильтрующий материал, как описано. Кулачок 48 входит в контакт с кулачковым следящим элементом 99 в шарнирном рычаге 68 и стержень 70 возвращает фильтрующий материал 13 с катушки 39.

Вал 18 также приводит в движение плечо кривошипа 17, который соединен шарнирным пальцем 16 с поршневым штоком 15, который шарнирно соединен с помощью шарнирной оси 14 с поршнем 9, как показано, например, на фиг. 6 и 8.

Во время работы, когда устройство дозаторов возбуждено, двигатель 19, показанный на фиг. 5, будет приводить в движение вал 18 в одном направлении и кофе будет подаваться из держателя 2 и горячая вода из резервуара 6 в верхнюю камеру варки 4. В это время средство 25 удерживания сетки входит в контакт с фильтрующим материалом 13 в результате действия ролика 98 на кулачке 47 и остальной части сцепления, чтобы удерживать его, и поршень 9 движется вверх в цилиндре 5, подавая воздух через фильтр 13 для перемешивания горячей воды и кофейного помола в верхней камере 4 с тем, чтобы быстро и эффективно сварить кофе. В течение этого времени верхняя камера варки 4 прочно удерживается относительно нижней камеры варки, так что прокладки 23 и 24 герметизируют камеру варки. Когда поршень проходит верхнюю мертвую точку, держатель 25 фильтра отпускается под действием ролика 98 на кулачок 47, что дает возможность рычагу 54 подняться. На пальце 57 имеется пружина 100 для смещения вверх элемента 56. Так как 54 соединен с 56, то это приводит к поднятию рычага 63, когда он смещается пружиной 101. Таким образом, держатель 25 имеет возможность также подняться на кулачке 47, действующим через ролик 98 и линию сцепления, связанную с ним, прежде чем весь кофейный помол будет на него установлен. Затем поршень движется вниз в цилиндре 5, который всасывает сваренный кофе через фильтрующий материал 13 в нижнюю камеру варки на верхней части поршня 14. Когда поршень 14 движется вниз в цилиндре 5, он проходит прорези 10, через которые проходит сваренный кофе. Шток 85 движется вверх под действием кулачка 93 по кулачку 93 на ролике 91 кулачкового следящего элемента, что побуждает верхнюю камеру варки 4 подниматься вверх под действием смещающей пружины 81. Когда поршень проходит нижнюю мертвую точку (сваренный кофе выливается) и начинает свое движение вверх, сетка-держатель 25 опускается, чтобы удерживать фильтр. Он удерживается в этом положении, пока поршень не достигает верхней мертвой точки. Когда названная сетка 25 поднимается, она остается там для баланса цикла варки. Цель этого в том, чтобы отстранить сетку от фильтра, когда образуется лепешка кофейной гущи. При удерживании сетки 25 в поднятом вверх положении, и верхней камеры варки 4 в верхнем положении, зубчатый сегмент 44 входит в зацепление с шестерней 42, которая зацепляется с шестерней 41, чтобы перемещать фильтрующий материал 13 и использованный кофейный помол 37 из камеры варки после скребка 72, и кофейный помол удаляется и падает в соответствующий контейнер. Затем зубчатый сегмент 44 проходит за шестерню 42 и стержень 70 возвращает фильтрующий материал 13 в камеру варки, и верхняя камера варки 4 и удерживающая сетка 25 возвращаются в нижнее положение, готовые для следующего цикла, при этом поршень 14 находится в нижнем положении.

На фиг. 10 и 11 показана модификация, в которой повторно используемый фильтрующий материал 13 может быть заменен рулоном фильтровальной бумаги и в которой устройство согласно изобретению может быть модифицировано с целью использования рулона фильтровальной бумаги, так что каждая часть фильтровальной бумаги лишь используется за один раз. Фильтровальная бумага 13 проходит между роликом 39, который приводится в движение шестерней 41, и роликом 102, поддерживаемым валом 103. Ролик 102 опирается на рычаг 104, который имеет участок 105, который входит в контакт с кулачком 106, вращающемся на валу 45. Когда ролик 102 вне зацепления с катушкой 39,то бумага фильтра 13 не движется.

Из этого видно, что изобретение обеспечивает усовершенствованную кофеварку, в которой наибольшая часть цикла используется для варки напитка такого типа, как кофе, и затрачивается очень небольшое количество времени для поднятия вверх верхней камеры варки, удерживающей сетки, и для удаления кофейного использованного помола и фильтровального материала из камеры варки, чтобы очистить ее, и затем вернуть фильтр в камеру варки и снова опустить вниз верхнюю камеру варки и удерживающую сетку. Изобретение включает в себя по существу усовершенствование кофеварки предшествующего уровня техники.

На фиг. 12 и 13 показана модификация согласно изобретению, в которой модифицирован соединительный стержень. Соединительный стержень 15а имеет нижний участок 107, который образован с прорезью 108, которая находится примерно под углом 45^o относительно горизонтали, так что палец 16 может перемещаться в прорези. Это побуждает поршень оставаться в нижнем положении, показанном на фиг. 13, и в верхнем положении, показанном на фиг. 12, в течение более длительного периода времени, чем в другом варианте осуществления, в котором нет прорези 108. Это дает возможность поршню мгновенно останавливаться при верхнем и нижнем ходе, что является усовершенствованием, поскольку предоставляется больше времени для воды и кофе, чтобы войти в камеру варки, прежде чем начнется цикл отсасывания, и также больше времени при нижнем ходе, чтобы вылить кофе без изменения общего времени цикла.

Согласно изобретению, улучшается процесс экстракции, поскольку кофе и вода подвергаются усиленному воздействию потока воздуха, который проходит через них во время периода перемешивания. Благодаря перемешиванию кофейного помола и насыщению смеси значительным объемом воздуха в течение процесса варки достигается повышенная экстракция. Обеспечение подачи дополнительного воздуха может быть достигнуто, например, путем применения такого устройства, как компрессор или т.п.

При испытаниях получены следующие результаты, представленные в таблице.

Таким образом, изобретение ведет к значительному увеличению процента экстракта и процента сухого вещества в растворе.

Хотя изобретение описано в связи с предпочтительными вариантами его выполнения, оно или не ограничивается и охватывает различные замены и модификации, находящиеся в объеме изобретения, определяемого формулой изобретения.

Использование: в быту и общественном питании. Сущность изобретения: кофеварка содержит открытую снизу верхнюю варочную камеру для воды и порции кофе, открытую сверху нижнюю камеру, сопрягаемую с уплотнением открытым концом верхней камеры, установленный с возможностью зажатия между камерами фильтр-поршень, смонтированный с возможностью возвратно-поступательного перемещения для прокаливания воздуха и отсасывания сваренного кофе через фильтр, средство для разделения и разгерметизации верхней и нижней камер, включающее рычаги для выведения фильтра из зажатого состояния, средство для перемещения фильтра из пространства между верхней и нижней камерами, средство для удаления осадка с фильтра при разъединенных верхней и нижней камерах, а также средство для возврата очищенного фильтра в пространство между верхней и нижней камерами. 2 с. и 14 з.п.ф-лы, 1 табл., 13 ил.

1. Кофеварка, содержащая открытую снизу верхнюю варочную камеру для воды и порции кофе, открытую сверху нижнюю камеру, сопрягаемую с уплотнением открытым концом верхней камеры, установленный с возможностью зажатия между камерами фильтр, поршень, смонтированный с возможностью возвратно-поступательного перемещения для прокачивания воздуха и отсасывания сваренного кофе через фильтр, средство для разделения и разгерметизации верхней и нижней камер, включающее рычаги для выведения фильтра из зажатого состояния, отличающаяся тем, что, с целью повышения экстракции, кофеварка дополнительно содержит средство для перемещения фильтра из пространства между верхней и нижней камерами, средство для удаления осадка и фильтра при разъединенных верхней и нижней камерах, а также средство для возврата очищенного фильтра в пространство между верхней и нижней камерами. 2. Кофеварка по п.1, отличающаяся тем, что фильтр выполнен в виде водопроницаемой ленты и имеет участок, зажатый между верхней и нижней камерами, причем средство для удаления осадка включает контактирующий с фильтром скребок. 3. Кофеварка по п.1, отличающаяся тем, что средство для перемещения фильтра содержит катушку, шток и двигатель, при этом катушка и шток расположены по разные стороны от камер, один из концов ленты фильтра прикреплен к катушке, а другой к штоку, двигатель соединен с катушкой для ее периодического перемещения для удаления ленты из пространства между камерами, причем катушка расположена так, чтобы осуществить возврат ленты фильтра в пространство между камерами. 4. Кофеварка по п. 3, отличающаяся тем, что средство для перемещения фильтра содержит шестерню и зубчатый сегмент, причем шестерня соединена с катушкой, а сегмент с двигателем для периодического зацепления с шестерней. 5. Кофеварка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит установленную над фильтром сетку с возможностью перемещения в положение прижатия фильтра к верхней камере и в положение освобождения фильтра. 6. Кофеварка по пп.3 и 5, отличающаяся тем, что сетка соединена с двигателем для периодического перемещения ее из первого положения во второе. 7. Кофеварка по пп.3, 5 и 6, отличающаяся тем, что средство для перемещения фильтра содержит два шарнирно укрепленных рычага и шток-толкатель, причем двигатель соединен с катушкой при помощи кулачка, толкатель установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения, один из рычагов взаимодействует с толкателем, а другой прикреплен к сетке и соединен с первым рычагом. 8. Кофеварка по пп.5 и 7, отличающаяся тем, что она содержит дополнительный рычаг, двигатель соединен с последним для его перемещения в положение уплотнения верхней и нижней камер между собой, при этом дополнительный рычаг подпружинен для удержания верхней и нижней камер на расстоянии одна от другой. 9. Кофеварка по п.8, отличающаяся тем, что двигатель соединен с дополнительным рычагом посредством дополнительных штока и кулачка. 10. Кофеварка, содержащая открытую снизу верхнюю варочную камеру для воды и порции кофе, открытую сверху нижнюю камеру, сопрягаемую с уплотнением открытым концом верхней камеры, установленный с возможностью зажатия между камерами фильтр и поршень, смонтированный с возможностью возвратно-поступательного перемещения для прокачивания воздуха и отсасывания сваренного кофе через фильтр, и средство для разделения и герметизации верхней и нижней камер, отличающаяся тем, что, с целью повышения экстракции, средство для разделения и герметизации камер содержит смонтированное в верхней варочной камере удерживающее приспособление, установленное с возможностью перемещения в положение прижатия фильтра вниз при прокачивании воздуха через фильтр и в положение освобождения фильтра. 11. Кофеварка по п.10, отличающаяся тем, что удерживающее приспособление установлено в верхней камере шарнирно и представляет собой сетку. 12. Кофеварка по пп.10 и 11, отличающаяся тем, что она содержит двигатель, два шарнирных рычага, шток и кулачок, при этом двигатель соединен с удерживающим приспособлением посредством кулачка и штока, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения и воздействующего на один из рычагов, а второй рычаг соединен с сеткой и установлен с возможностью перемещения от первого рычага для перемещения сетки из одного положения в другое. 13. Кофеварка по п.10, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным рычагом, кривошипом и соединительным средством, при этом один конец дополнительного рычага соединен с поршнем, а кривошип связан с приводным валом двигателя и вторым концом штока. 14. Кофеварка по п. 13, отличающаяся тем, что соединительное средство расположено между дополнительным рычагом и кривошипом. 15. Кофеварка по пп.13 и 14, отличающаяся тем, что соединительное средство включает выполненный на кривошипе шарнирно установленный штифт и прорезь на втором конце штока для помещения в ней штифта. 16. Кофеварка по п.14, отличающаяся тем, что шток имеет продольную ось, а прорезь расположена под углом к оси.