Настоящее изобретение относится к картриджу, внутреннее пространство которого может содержать зерна кофе. В частности, настоящее изобретение относится к картриджам, которые образуют часть системы для приготовления кофейных напитков и могут быть герметически закупорены перед использованием.
Как известно, жареные зерна кофе помещают в газонепроницаемые контейнеры, которые могут быть соединены с аппаратом для приготовления кофе, включающем в себя размалывающий механизм. Чтобы такие системы были эффективны, контейнеры часто рассчитывались на вмещение от 1 до 3 кг кофейных зерен. Такие контейнеры заправляют кофейными зернами одного сорта или специально подобранной смесью кофейных зерен разных сортов. Ценители кофе хотели бы иметь возможность выбора различных сортов свежемолотого кофе. При использовании известных кофейных контейнеров в системах для приготовления кофейных напитков потребители ограничены в выборе сортов кофейных зерен или смесей сортов. Если на известном аппарате для приготовления кофе установлен известный контейнер, его содержимое должно быть полностью израсходовано, прежде чем указанный контейнер может быть заменен контейнером, вмещающим кофейные зерна другого сорта или другую смесь сортов. В WO 2004/023956 предложено использовать кофейные контейнеры, которые содержат только одну порцию зерен, однако это решение также не лишено недостатков. Среди них - дополнительные расходы на упаковку и убытки из-за неиспользованных остатков, а также то, что невозможно регулировать объем одной порции в соответствии с конкретными запросами потребителя, если только не поставлять зерна каждого сорта или каждую смесь сортов в контейнерах, отличающихся между собой размерами или заполненностью. Поскольку нужный контейнер может быть не всегда под рукой, такой вариант практически не применим.
Таким образом, цель настоящего изобретения - предложить усовершенствованный картридж для кофейных зерен, усовершенствованное устройство для дозирования кофейных зерен и систему для приготовления кофейных напитков, соответствующую вышеупомянутому типу. В более общем смысле цель настоящего изобретения - устранить или ослабить, по меньшей мере, один из недостатков, соответствующих известному уровню техники. Целью настоящего изобретения является также создание альтернативных конструкций, которые менее громоздки, легко собираются, удобны в использовании и могут быть изготовлены относительно дешево. Кроме того, цель настоящего изобретения - предоставить потребителям хотя бы возможность выбора сортов и порций.
Если не указано иное, то подразумевается, что кофейные зерна, упомянутые в настоящем описании и формуле изобретения, являются обжаренными зернами. Подразумевается также, что кофейные зерна, упомянутые в настоящем описании и формуле изобретения, могут быть и дроблеными зернами, то есть фрагментами кофейных зерен, причем указанные фрагменты также должны быть размолоты перед варкой желаемого кофейного напитка. К примеру, кофейные зерна дробят перед их упаковкой. В одном примере осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, часть кофейных зерен, помещаемых в упаковку, дробят так, чтобы каждое зерно было разделено примерно на тридцать или меньше, в частности - примерно на пятнадцать или меньше, более конкретно - примерно на десять или меньше фрагментов. То есть один фрагмент кофейного зерна образует, к примеру, одну тринадцатую, в частности - одну пятнадцатую, а более конкретно - одну десятую часть зерна или больше. К примеру, каждый фрагмент кофейного зерна образует половину или четверть зерна. Преимуществом использования дробленых кофейных зерен вместо целых зерен является то, что дробленые зерна могут быть относительно легко поданы к размалывающему механизму и/или то, что контейнер может быть относительно легко закупорен. Причиной является то, что фрагменты кофейных зерен относительно малы, а значит, могут относительно легко проходить через отверстия в контейнере и аппарате и/или с меньшей вероятностью закупорят выход для кофейных зерен и/или заблокируют средства закупоривания. Поскольку кофейные зерна могут быть заранее разделены на фрагменты, но не размолоты, с окружающим воздухом может контактировать относительно большая поверхность зерен, чем при использовании цельных зерен. С другой стороны, с воздухом будет контактировать меньшая поверхность зерен по сравнению с поверхностью молотого кофе, то есть дробленые кофейные зерна могут быть сохранены лучше, чем молотый кофе. Дробленые кофейные зерна размалывают лишь непосредственно перед приготовлением кофейного напитка. Таким образом, в настоящем описании под кофейным зерном может подразумеваться и дробленое кофейное зерно, то есть зерно, которое все еще подлежит размолу для приготовления желаемого кофейного напитка.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается картридж для кофейных зерен, который предназначен для вмещения и подачи нескольких порций кофейных зерен и включает в себя: контейнер, который содержит внешнюю стенку, ограничивающую его внутреннее пространство, при этом контейнер открыт, по меньшей мере, на одном конце, причем контейнер вмещает, по меньшей мере, одну порцию кофейных зерен; средства подачи зерен, приводимые в движение вращающимся приводом, который расположен за пределами картриджа; и средства соединения средств подачи зерен с приводными средствами аппарата для приготовления кофе с возможностью передачи движения от указанных приводных средств, при этом картридж открыт или может быть открыт для открытия его выходного отверстия, которое ограничивает выход для кофейных зерен. В этой связи может быть предпочтительно, чтобы подвижные средства подачи зерен сообщались с выходным каналом и приводились в движение извне колпачкового элемента.
Предпочтительно также, чтобы средства подачи зерен, входящие в состав картриджа по настоящему изобретению и приводимые в действие от вращающегося привода, включали в себя средства перемешивания или средства встряхивания зерен.
Средства подачи зерен, приводимые в действие от вращающегося привода, могут включать в себя подвижные средства подачи зерен, а более конкретно - вращательные средства подачи зерен. Предпочтительно, чтобы средства подачи зерен, приводимые в действие от вращающегося привода, включали в себя плоский вращательный элемент. Предпочтительно, чтобы такой плоский вращательный элемент был выполнен в виде подающего диска. Предпочтительно, чтобы поверхность подающего диска, контактирующего с зернами, по меньшей мере, одной порции, была выпуклой, при этом высота данной поверхности должна убывать от центра к периферии. Благодаря этому подающий диск обеспечивает вращение с относительно большой частотой для подачи зерен за счет центробежной силы. В другом случае подающий диск обеспечивает вращение с относительно умеренной частотой для подачи зерен вдоль направляющих элементов, таких как образующие радиальных ребер, расположенных на поверхности диска, который контактирует с зернами, по меньшей мере, одной порции. Направляющие элементы могут включать в себя также стационарное направляющее плечо, которое перекрывает участок поверхности подающего диска, контактирующего с зернами, по меньшей мере, одной порции, и обеспечивает направление кофейных зерен от подающего диска к выходному отверстию.
Кроме того, предпочтительно, чтобы картридж, соответствующий настоящему изобретению, включал в себя неподвижный, более предпочтительно - несъемный колпачковый элемент, который насажен, по меньшей мере, на один конец контейнера и по существу содержит выходное отверстие. Наряду с ним колпачковый элемент может содержать и выходной канал, ограничивающий выходное отверстие, для подачи кофейных зерен из внутреннего пространства. Предпочтительно, чтобы колпачковый элемент содержал относительно подвижные средства закупоривания, которые позволяют перекрывать выходной канал во избежание выхода кофейных зерен наружу, при этом картридж содержит и средства соединения его с системой для приготовления кофейных напитков.
Такой контейнер для кофейных зерен может быть снят с системы для приготовления кофейных напитков и до его полного опорожнения. Благодаря возможности перекрытия выходного канала картридж может быть временно снят с системы, и на его место установлены картриджи с другим содержимым. Это позволяет приготовить кофе из зерен другого сорта без необходимости одновременного использования нескольких дорогостоящих систем. Предпочтительно, чтобы относительно подвижные средства закупоривания картриджа могли быть приведены в движение извне колпачкового элемента. В соответствии с особо предпочтительной реализацией подвижные средства подачи зерен и относительно подвижные средства закупоривания картриджа могут быть зафиксированы друг относительно друга. При таких предпочтительных реализациях средства подачи зерен и относительно подвижные средства закупоривания картриджа могут быть выполнены заодно целое, то есть подвижные средства подачи зерен и относительно подвижные средства закупоривания картриджа могут двигаться совместно и приводиться в движение обычными способами извне колпачкового элемента.
В соответствии с другой предпочтительной реализацией настоящего изобретения выходное отверстие может быть соединено со съемным изолирующим элементом для герметизации внутреннего пространства неактивированного картриджа. Поэтому предпочтительно, чтобы картридж включал в себя средства разрыва и удаления изолирующего элемента. Предпочтительно, чтобы изолирующий элемент представлял собой изолирующую мембрану. Средства для разрыва и удаления мембраны могут представлять собой, в частности, отрывной язычок, который тянут вручную для удаления мембраны. В соответствии с усовершенствованным предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения средства для разрыва и удаления мембраны могут включать в себя цилиндрическую стенку для проталкивания мембраны в кольцевую пазуху. Таким образом, изолирующая мембрана остается присоединенной к картриджу, что может облегчить ее удаление. Кроме того, при механическом перемещении цилиндрической стенки системой, на которой размещен картридж, удаление средств герметизации может осуществляться полностью автоматически. Разрыву изолирующей мембраны можно способствовать, снабдив подающий диск острием, которое отходит от его середины. Может быть также предпочтительно, чтобы изолирующая мембрана представляла собой пленку с предварительно выполненными участками механического утончения для управляемого разрыва пленки.
Кроме того, целесообразно, чтобы картридж, соответствующий настоящему изобретению, содержал подающий диск, который снабжен приводной ступицей. При этом приводная ступица может включать в себя также острие, которое обеспечивает взаимодействие с изолирующей мембраной с целью ее разрыва.
Предпочтительно, чтобы картридж по настоящему изобретению включал в себя контейнер с горловинным участком. Такой участок может включать в себя радиально продолжающееся кольцевое ребро для неподвижной фиксации колпачкового элемента. Горловинный участок может включать в себя также специальный внутренний цилиндрический пояс и специальный внешний цилиндрический пояс, которые ограничивают расположенную между ними кольцевую пазуху. Таким образом, изолирующая мембрана может быть протолкнута в кольцевую пазуху, в то время как периферийный участок мембраны останется зафиксированным на внешнем цилиндрическом поясе. Кроме того, внешний цилиндрический пояс может содержать наружную винтовую резьбу, которая может взаимодействовать с элементами колпачкового элемента.
Предпочтительно, чтобы контейнер был выполнен из металла или пластика и был при этом жестким. Если контейнер выполнен из пластика, то предпочтительно, чтобы стенки контейнера были прозрачны, то есть чтобы через них можно было видеть содержимое контейнера.
Контейнер может также иметь форму баллона или цилиндра. Другим преимуществом картриджа по настоящему изобретению является то, что в его внутреннем пространстве могут быть предусмотрены средства для замещения освобождаемых областей, образовавшихся из-за выхода из картриджа кофейных зерен. Предпочтительно, чтобы такие средства для замещения освобождаемых областей включали в себя газ и/или пневмоподушку. Такие дополнительные меры могут способствовать более длительному сохранению свежести содержимого.
Колпачковый элемент картриджа по настоящему изобретению может также ограничивать дно и внешнюю цилиндрическую стенку. При такой реализации относительно подвижные средства закупоривания картриджа могут быть приведены в движение приводными средствами аппарата для приготовления кофейного напитка через центральное отверстие дна. Подвижные средства подачи зерен могут быть приведены в движение приводными средствами аппарата для приготовления кофейного напитка через центральное отверстие дна. Предпочтительно, в частности, чтобы и относительно подвижные средства закупоривания картриджа, и подвижные средства подачи зерен приводились в движение через центральное отверстие дна.
Предпочтительно, чтобы подвижные средства подачи зерен были выполнены в виде вращательного подающего диска, при этом картридж может содержать относительно подвижные средства закупоривания картриджа для перекрытия его выходного отверстия, причем средства закупоривания могут включать в себя створку, соединенную с подающим диском, и указанная створка может отходить от подающего диска в продольном направлении. Кроме того, выходной канал картриджа может продолжаться между боковым отверстием и выходом для кофейных зерен. При этом выходной канал может иметь вид полости, которая смещена в сторону относительно столба кофейных зерен, находящихся в картридже, во избежание застревания кофейных зерен в выходном отверстии или выходе для кофейных зерен. Предпочтительно, чтобы боковое отверстие было радиально ориентировано относительно картриджа, а выход для кофейных зерен - продольно ориентирован относительно картриджа. Предпочтительно также, чтобы выходной канал или смещенная в сторону полость могла вмещать как минимум 1 грамм кофейных зерен, что соответствует, по меньшей мере, пяти зернам. Объем выходного канала или полости может быть равен 1-3 миллилитра. Буфер, образованный выходным каналом или полостью, предотвращает также возможный эффект срезания зерен, если картридж дополнительно снабжен средством закупоривания, таким как вращательный перекрывающий диск, который перекрывает выход для кофейных зерен. Такой эффект может иметь место, если зерна частично выступают из выхода для кофейных зерен, оказываясь на пути перекрывания выхода диском. Кроме того, предпочтительно, чтобы площадь сечения полости (то есть канала для прохождения зерен), проходящего через боковое отверстие и выход для зерен, составляла, по меньшей мере, 25 мм2. С другой стороны целесообразно, чтобы максимальная площадь данного поперечного сечения ненамного превышала 400 мм2. Средства соединения картриджа, соответствующего настоящему изобретению, с аппаратом для приготовления кофейных напитков могут включать в себя радиально продолжающиеся байонетные элементы, с помощью которых картридж может быть соединен с указанным аппаратом с возможностью отсоединения картриджа от данного аппарата, при этом картридж и аппарат образуют систему для приготовления кофейных напитков.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением предлагается система для приготовления кофейных напитков, которая включает в себя съемный картридж для кофейных зерен, описанный выше, и аппарат для приготовления кофе, содержащий блок управления и приводные средства, соединяемые со средствами соединения картриджа с аппаратом с возможностью передачи вращения указанным средствам, когда картридж соединен с аппаратом. Предпочтительно, чтобы система содержала и устройство дозирования.
В соответствии с одной альтернативой устройство дозирования может включать в себя средства хронометража для определения длительности вращения средств подачи зерен, при этом блок управления обеспечивает управление приводными средствами в соответствии с сигналами, поступающими от средств хронометража.
Кроме того, система по настоящему изобретению может содержать размалывающий механизм.
Система по настоящему изобретению может содержать и средства детектирования, при этом предпочтительно, чтобы устройство дозирования содержало, по меньшей мере, одно из средств подачи зерен и относительно подвижные средства закупоривания картриджа.
Предпочтительно, чтобы устройство дозирования, входящее в состав такой системы, включало в себя мерную камеру для вмещения части кофейных зерен, которая соответствует одной порции приготовляемого кофейного напитка. Предпочтительно, чтобы количество кофейных зерен, соответствующее одной порции, составляло 4-12 грамм, более предпочтительно - 6-8 грамм, еще более предпочтительно - 6,5-7,5 грамм.
Предпочтительно, чтобы устройство дозирования, входящее в состав системы по настоящему изобретению, включало в себя и средства выгрузки зерен. В соответствии с одной альтернативой предпочтительно, чтобы средства выгрузки включали в себя поворотное дно мерной камеры. В соответствии с другой альтернативой средства выгрузки могут включать в себя и средства опрокидывания мерной камеры. Независимо от типа средств выгрузки зерен предпочтительно, чтобы указанные средства управлялись с помощью блока управления.
Предпочтительно, чтобы устройство дозирования, входящее в состав системы по настоящему изобретению, включало в себя первое средство детектирования для регистрации количества кофейных зерен в мерной камере. Первое средство детектирования может генерировать сигнал после регистрации заданного количества кофейных зерен, которое соответствует определенному уровню заполненности мерной камеры. Кроме того, позиция первого средства детектирования относительно мерной камеры может быть регулируемой для изменения детектируемого количества зерен в камере первым средством детектирования.
Приводные средства системы по настоящему изобретению могут быть соединены со средствами соединения картриджа с возможностью передачи движения указанным средствам соединения; приводные средства могут включать в себя привод, при этом блок управления может управлять приводом для приведения в движение через приводной вал, по меньшей мере, только относительно подвижных средств закупоривания картриджа или только средств подачи зерен. Первое средство детектирования, входящее в состав системы по настоящему изобретению, может быть соединено с блоком управления, который обеспечивает управления приводом в соответствии с сигналами, поступающими от первого средства детектирования. При такой реализации предпочтительно, чтобы блок управления был также обеспечивает управление остановом привода после того, как первое средство детектирования зарегистрировало заданное количество кофейных зерен. Предпочтительно, в частности, чтобы блок управления обеспечивал инициирование кратковременного обратного вращения привода перед его остановом, что позволит исключить застревание зерен в выходном отверстии. Обратный поворот привода позволяет беспрепятственно перекрыть выходное отверстие.
Предпочтительно также, чтобы блок управления системы по настоящему изобретению обеспечивал активацию размалывающего механизма только после проверки того, что, по меньшей мере, относительно подвижные средства закупоривания картриджа перекрыли выходной канал или вращение средств подачи зерен прекратилось. Вращение средств подачи зерен может быть также зарегистрировано по частоте вращения, а также фазовому углу приводного вала аппарата для приготовления кофе и вращательного диска картриджа. Упомянутые проверки могут быть осуществлены с помощью второго средства детектирования. Такие дополнительные проверки позволяют повысить надежность работы системы.
Кроме того, размалывающий механизм обеспечивает вмещение дозированного количества кофейных зерен, которые поступают из устройства дозирования. Преимуществом дозирования неразмолотых зерен вместо размолотых является то, что мерная камера в меньшей степени загрязняется кофейным маслом и частицами пыли. При этом остатки могут быть удалены практически полностью. В этой связи предпочтительно, чтобы после приготовления кофейного напитка размалывающий механизм мог быть полностью очищен под управлением блока управления.
Мерная камера устройства дозирования, вмещающая порцию кофейных зерен, может быть снабжена блоком взвешивания и/или блоком подсчета зерен и/или блоком регистрации объема. Эти блоки могут обеспечивать взаимодействие с блоком управления, который управляет приводом. Указанные методы измерений можно также комбинировать между собой, что позволит сравнивать между собой отдельные показания, а значит, и повысить точность измерений.
Предпочтительно, чтобы блок управления системы по настоящему изобретению обеспечивал и управление размалывающим механизмом. Кроме того, система для приготовления кофейных напитков может быть снабжена аппаратом для приготовления кофейных напитков, который включает в себя размалывающий механизм для получения молотого кофе, средства для дозирования кофейных зерен и съемный картридж для кофейных зерен, описанный выше, при этом аппарат для приготовления кофейных напитков содержит вход для кофейных зерен, предназначенный для подачи кофейных зерен от картриджа к размалывающему механизму, и средства для соединения картриджа с системой для приготовления кофе с возможностью отсоединения картриджа от указанной системы. Блок управления может обеспечивать управление аппаратом для приготовления кофейных напитков. Предпочтительно, чтобы в аппарате для приготовления кофейных напитков вода подавалась к молотому кофе для получения экстракта, при этом аппарат содержит выход для готового напитка. Преимуществом такой системы является, в частности, то, что она содержит и средства детектирования для определения наличия картриджа. Такой признак позволяет не только исключить некорректную работу системы, но и подавать команды на блок управления, который настроит соответствующие параметры процесса приготовления напитка в соответствии с сортом кофейных зерен, содержащихся в картридже. Предпочтительно, чтобы средства детектирования обеспечивали считывание информации с уникального идентификатора картриджа и подсчета количества порций кофейных зерен, поступивших из картриджа.
В общем случае также предпочтительно, чтобы средства для дозирования кофейных зерен включали в себя устройство дозирования, а средства для соединения картриджа с аппаратом - допускали соединение между собой выхода для кофейных зерен и входа для кофейных зерен, при этом устройство дозирования снабжено системой дозирования, включающей в себя мерную камеру, которая обеспечивает дозирование одной заданной порции кофейных зерен, поступающих из входа для кофейных зерен в мерную камеру. Предпочтительно, чтобы устройство дозирования включало в себя датчик регистрации порции зерен, который может подавать сигнал, по меньшей мере, только к закупориванию картриджа относительно подвижными средствами закупоривания или только перекрытию входа для кофейных зерен, расположенного в аппарате.
Система может включать в себя также приводные средства, такие как приводной электродвигатель, который расположен вне колпачкового элемента и обеспечивает перемещение подвижных средств подачи зерен, сообщающихся с выходным каналом картриджа. Поэтому могут быть предусмотрены средства шагового перемещения, которые обеспечивают перемещение подвижных средств закупоривания картриджа в позицию перекрытия его выходного канала. Кофейные зерна могут быть и дроблеными. Кофейные зерна могут быть и обжаренными, при этом предпочтительно, чтобы они были обжарены хорошо известным способом.
Другие предпочтительные аспекты настоящего изобретения будут очевидны из прилагаемого описания предпочтительных вариантов его осуществления.
Настоящее изобретение будет описано далее со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - схематичный вид сбоку системы дозирования и размалывания кофейных зерен и приготовления из них кофейных напитков;
фиг.2A - разрез картриджа для кофейных зерен, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения, в неактивированном состоянии;
фиг.2B - картридж для кофейных зерен по фиг.2A, в активированном состоянии;
фиг.2C - половина картриджа для кофейных зерен, изображенного на фиг.2A и 2B, в разобранном состоянии;
фиг.2D - вид в перспективе картриджа для кофейных зерен, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения, до начала использования;
фиг.3A - разрез картриджа для кофейных зерен, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения, до начала использования;
фиг.3B - разрез картриджа для кофейных зерен, изображенного на фиг.3A, в активированном состоянии;
фиг.3C - часть картриджа для кофейных зерен, изображенного на фиг.2A и 2B, в разобранном состоянии;
фиг.3D - вид в перспективе картриджа для кофейных зерен, который соответствует второму варианту осуществления настоящего изобретения и готов к использованию;
фиг.4A - разрез картриджа для кофейных зерен, соответствующего третьему варианту осуществления настоящего изобретения, до начала использования;
фиг.4B - разрез картриджа для кофейных зерен, изображенного на фиг.4A, в активированном состоянии;
фиг.4C - половина картриджа для кофейных зерен, соответствующего третьему варианту осуществления настоящего изобретения, в разобранном состоянии;
фиг.4D - вид в перспективе картриджа для кофейных зерен, соответствующего третьему варианту осуществления настоящего изобретения, в собранном состоянии;
фиг.5A - разрез картриджа для кофейных зерен, соответствующего четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, в запечатанном состоянии до начала использования;
фиг.5B - разрез картриджа для кофейных зерен, изображенного на фиг.5A, во вскрытом состоянии и готового к использованию;
фиг.5C - первый вид в перспективе компонентов картриджа для кофейных зерен, соответствующего четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, в перевернутом состоянии;
фиг.5D - второй вид в перспективе компонентов картриджа для кофейных зерен, соответствующего четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, в позиции использования;
фиг.5E - вид снизу картриджа для кофейных зерен, соответствующего четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, с удаленной изолирующей мембраной;
фиг.5F - вид в перспективе с частичным разрезом модифицированного колпачкового элемента, предназначенного для использования с картриджем для кофейных зерен, который соответствует четвертому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.6 - компоненты устройства дозирования кофейных зерен, поступающих из картриджа;
фиг.7 - схематичная иллюстрация первого принципа дозирования, подходящего для использования в устройстве дозирования кофейных зерен;
фиг.8 - схематичная иллюстрация второго принципа дозирования, подходящего для использования в устройстве дозирования кофейных зерен;
фиг.9 - схематичная иллюстрация третьего принципа дозирования, подходящего для использования в устройстве дозирования кофейных зерен;
фиг.10 - схематичная иллюстрация четвертого принципа дозирования, подходящего для использования в устройстве дозирования кофейных зерен;
фиг.11 - часть системы по фиг.1, соответствующей частному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.12 - разрез альтернативных средств подачи кофейных зерен, подходящих для использования в настоящем изобретении;
фиг.13 - вид сверху части средств по фиг.12;
фиг.14 - разрез другого картриджа, соответствующего настоящему изобретению, который содержит средства подачи еще одного типа;
фиг.15 - изометрический вид гибкого клапана, предназначенного для использования в картридже, который соответствует примеру осуществления настоящего изобретения, иллюстрируемому фиг.14;
фиг.16 - пример осуществления настоящего изобретения, альтернативный иллюстрируемому фиг.14, с использованием дополнительных средств синхронизации, расположенных в устройстве для приготовления кофе;
фиг.17A - средства подачи зерен, которые расположены в картридже и соответствуют другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.17B - изометрический вид в разрезе картриджа по фиг.17A;
фиг.18A - разрез других средств подачи зерен, которые расположены в первой позиции;
фиг.18B - изометрический вид средств подачи зерен по фиг.18A, которые расположены в первой позиции;
фиг.18C - разрез средств подачи зерен по фиг.18A, которые расположены во второй позиции;
фиг.18D - изометрический вид средств подачи зерен по фиг.18A, которые расположены во второй позиции;
фиг.19A - разрез альтернативных средств подачи кофейных зерен, которые расположены в первой позиции;
фиг.19B - разрез альтернативных средств подачи зерен по фиг.19A, которые расположены во второй позиции;
фиг.20 - вид в частичном разрезе модифицированного картриджа по настоящему изобретению, в комбинации с камерой объемного дозирования, входящей в состав устройства;
фиг.21 - изометрический вид альтернативного подающего диска вместе с соединительным концом приводного вала, в разобранном виде;
фиг.22 - изометрический вид картриджа для кофейных зерен, который соответствует другому варианту осуществления настоящего изобретения, в разобранном виде;
фиг.23A - увеличенный изометрический вид нижней части картриджа по фиг.22, в разобранном виде;
фиг.23B - увеличенный вид разобранной нижней части по фиг.23A, с противоположной стороны;
фиг.24 - разрез фрагмента собранной нижней части;
фиг.25 - вид снизу фрагмента нижней части по фиг.23B, с разблокировочным выступом устройства; и
фиг.26 - несколько модифицированная нижняя часть.
На фиг.1 изображена система 1 для приготовления кофейных напитков. Система 1 включает в себя аппарат 2 для приготовления кофе и картридж 3 для кофейных зерен. Средства 4 соединения предусмотрены для соединения картриджа 3 для кофейных зерен с аппаратом 2 для приготовления кофе с возможностью отсоединения указанного картриджа. Картридж 3 имеет внутреннее пространство для хранения кофейных зерен. Кофейные зерна обжарены и представляют собой дробленые зерна, обжаренные обычным способом. Предпочтительно, чтобы картридж 3 для кофейных зерен был герметично закупорен и/или вакуумирован перед его установкой на аппарате 2 для приготовления кофе. Картридж 3 для кофейных зерен может быть и одноразовым, то есть он может не использоваться после опорожнения. Средства 4 соединения образуют связующее звено между картриджем 3 для кофейных зерен и входом 5 для кофейных зерен, расположенном в аппарате 2 для приготовления кофе. Как будет сказано ниже, такие средства соединения могут быть выполнены в виде байонетных элементов картриджа, которые взаимодействуют с соответствующими элементами аппарата для приготовления кофе. В данном примере и аппарат, и картридж, содержат части средств соединения.
Отверстие 11 для выхода кофейных зерен, расположенное в картридже 3 для кофейных зерен, центрировано относительно подвижных средств 12A перекрытия входа 5 для кофейных зерен, расположенного в аппарате 2 для приготовления кофе. Средства 12A перекрытия могут приводиться в действие, к примеру, с помощью электромагнитного запирающего механизма 12B. Электромагнитным запирающим механизмом 12B управляет блок 13A управления. Блок 13A управления может быть активирован и/или настроен с помощью элемента 13B управления активацией. Кроме того, система снабжена устройством 23 дозирования для подачи заданного количества кофейных зерен из картриджа 3 в аппарат 2 для приготовления кофе. Кофейные зерна выходят из картриджа через выходное отверстие 11 и поступают в аппарат для приготовления кофе через вход 5 для кофейных зерен. Устройство 23 дозирования может быть частью аппарата 2 для приготовления кофе или частью картриджа 3. В другом случае устройство дозирования может быть образовано одновременно частью устройства 2 для варки кофе и частью картриджа 3. Таким образом, на фиг.1 устройство дозирования схематично изображено пунктиром. Кроме того, аппарат 3 для приготовления кофе снабжен механизмом 6 для размола кофейных зерен, которые поступают из картриджа 3 в аппарат 2 для приготовления кофе. Канал 25 для прохождения кофейных зерен продолжается между входом 5 для кофейных зерен и отверстием 29 для подачи кофейных зерен в размалывающий механизм 6. Из размалывающего механизма 6 размолотый кофе поступает в устройство 7 для варки кофе. Канал 27 для прохождения молотого кофе продолжается между отверстием 30 для выхода молотого кофе из размалывающего механизма 6 и устройством 7 для варки кофе. В устройство 7 для варки кофе может быть подана порция воды для получения кофейного напитка из молотого кофе методом экстрагирования. Кофейный напиток поступает из аппарата для варки кофе через выход 8 для кофейного напитка в чашку 9 или аналогичную посуду. Блок 10 подачи воды предназначен для подачи воды под давлением в устройство 7 для варки кофе, если необходимо приготовить кофейные напитки типа эспрессо, или подачи капель в устройство 7 для варки кофе, если необходимо приготовить напиток методом экстрагирования. В данном примере картридж может быть снабжен средствами 171 сцепления средств подачи зерен, входящих в состав картриджа, с вращательными приводными средствами 40 аппарата для приготовления кофе, которые сообщают движение указанным средствам подачи. Возможные варианты осуществления средств подачи зерен будут рассмотрены с опорой на фиг.2-5. Средства 169 подачи (схематично изображены на фиг.1) могут быть приведены в движение от вращающегося привода, расположенного за пределами картриджа, для подачи кофейных зерен к отверстию 11 для выхода кофейных зерен, которое расположено в картридже 3. Таким образом, средства подачи зерен образуют часть устройства 23 дозирования.
В данном примере средства 171 сцепления выполнены в виде приводной ступицы 171, которая зафиксирована на средствах 169 подачи зерен и продолжается через центральное отверстие 173 дна 151 картриджа 3. Приводная ступица 171 может быть соединена с приводным валом 172 с возможностью вращения от указанного вала, который выдается из системы 1 для приготовления кофе или вдается в указанную систему и может быть приведен во вращение от приводных средств (фиг.1).
В данном примере осуществления настоящего изобретения блок 13A управления соединен со вторым датчиком 21 для сканирования идентификационного элемента 22, такого как штрихкод или идентификационная радиометка картриджа 3 для кофейных зерен. Таким образом, блок 13A управления может не только регистрировать наличие или снятие картриджа 3 для кофейных зерен, но и получать информацию о его содержимом и/или считывать код, идентифицирующий картридж 3. Предпочтительно, чтобы блок 13A управления управлял размалывающим механизмом 6, устройством 7 для варки кофе, средствами 10 подачи воды, запирающим механизмом 12B и/или устройством 23 дозирования в соответствии с информацией, считываемой с идентификатора вторым датчиком 21.
Таким образом, блок 13A управления предназначен, среди прочего, для управления размалывающим механизмом 6 и блоком подачи воды в устройство 7 для варки кофе. То есть блок 13A управления позволяет регулировать процессы размалывания и варки в соответствии с данными о кофейных зернах, содержащихся в картридже 3. Такие данные могут поступать в блок 13A управления от идентификационного элемента 22.
Фиг.2A-2D иллюстрируют первый пример осуществления картриджа 103 для кофейных зерен. Картридж 103 для кофейных зерен включает в себя баллонообразный контейнер 131 и колпачковый элемент 133. Колпачковый элемент 133 снабжен выходным отверстием, которое образует выход 111 для кофейных зерен, способный взаимодействовать с системой для приготовления напитков, как описано, к примеру, со ссылкой на фиг.1. Контейнер 131 ограничивает внутреннее пространство 135 и горловинный участок 137, который связывает отверстие 139 горловины с контейнером 131. Горловинный участок 137 содержит внутренний цилиндрический пояс 141 и внешний цилиндрический пояс 143, которые ограничивают расположенную между ними кольцевую пазуху 145. Внешний цилиндрический пояс 143 снабжен наружной винтовой резьбой 147. Между внешним цилиндрическим поясом 143 и основным участком контейнера 131 предусмотрено радиально продолжающееся кольцевое ребро 149.
Колпачковый элемент 133 содержит по существу плоское дно 151 и внешнюю цилиндрическую стенку 153. Внешняя цилиндрическая стенка 153 снабжена отрывной цилиндрической полосой 155, которая соединена с внешней стенкой 153 через круговой участок 157 утончения. Кроме того, отрывная полоса 155 снабжена отрывным язычком 159, который может быть захвачен пальцами.
Кроме того, колпачковый элемент 133 содержит первую внутреннюю цилиндрическую стенку 161 и вторую внутреннюю цилиндрическую стенку 163, которая расположена между внутренней цилиндрической стенкой 161 и внешней цилиндрической стенкой 153, причем указанные стенки являются концентрическими. Вторая внутренняя цилиндрическая стенка 163 несколько ниже внешней цилиндрической стенки 153, но выше первой внутренней цилиндрической стенки 161. Вторая внутренняя цилиндрическая стенка 163 снабжена внутренней винтовой резьбой 165, которая расположена на ее внутренней поверхности и предназначена для взаимодействия с наружной винтовой резьбой 147 горловинного участка 137 контейнера, что нагляднее всего показано на фиг.1C. Первая внутренняя цилиндрическая стенка 161 снабжена боковым отверстием 167, которое сообщается с выходом 111 для кофейных зерен. Боковое отверстие 167 сообщается с выходом 111 для кофейных зерен через полость, которая смещена радиально в сторону относительно столба кофейных зерен, опирающегося на дно 151 картриджа. Такая конструкция препятствует неконтролируемому перемещению кофейных зерен к выходу 111.
В полости, которая ограничена дном 151 колпачкового элемента 133 и его первой внутренней цилиндрической стенкой 161, расположены вращательные средства подачи зерен, выполненные в виде подающего диска 169. Картридж снабжен средствами 171 сцепления, которые предназначены для соединения средств 169 подачи зерен с вращательными приводными средствами 40 аппарата для приготовления кофе, которые сообщают движение указанным средствам подачи зерен. В данном примере средства сцепления выполнены в виде приводной ступицы 171, которая зафиксирована на диске для подачи зерен и продолжается через центральное отверстие 173 дна 151. Приводная ступица 171 может быть соединена с приводным валом 172, который отходит от системы 1 для приготовления кофейных напитков и может вращать указанную ступицу, причем указанный вал может вращаться от приводных средств 40 (фиг.1). Такие приводные валы и сопряженные с ними элементы хорошо известны специалисту в данной области техники, поэтому их дальнейшие описания полагаются излишними. Подающий диск 169 снабжен створкой 175, которая расположена на его внешней периферии и может перекрывать боковое отверстие 167, по меньшей мере, в одной поворотной позиции. Створка 175 является примером осуществления относительно подвижных средств закупоривания картриджа. Приводная ступица 171 может быть снабжена и острием 177, которое продолжается кверху от указанной ступицы вдоль ее продольной оси. Кроме того, подающему диску может быть придана выпуклость, обращенная кверху, для облегчения подачи кофейных зерен к периферии указанного диска. Однако такая форма диска необязательна и возможны другие подходящие формы. Задачей створки 175 для перекрывания бокового отверстия 167 является лишь предотвращение выхода кофейных зерен, что достижимо уже при частичном перекрывании бокового отверстия 167 створкой 175. В то же время для временного отсоединения картриджа с зернами от аппарата предпочтительно, чтобы перекрытие отверстия 167 створкой 175, по меньшей мере, до некоторой степени замедляло порчу оставшейся части кофейных зерен. Таким образом, колпачковый элемент 133 содержит относительно подвижные средства закупоривания картриджа, выполненные в виде створки, для открытия или перекрытия выходного отверстия путем открытия или перекрытия бокового отверстия 167, при этом, когда отверстие перекрыто, кофейные зерна не могут выйти из картриджа, причем предпочтительно, чтобы газы, выделяющиеся из кофейных зерен, также не могли выйти из картриджа.
Кроме того, как нагляднее всего изображено на фиг.2C, вторая внутренняя цилиндрическая стенка 163 снабжена внутренним боковым выступом 179, который расположен на ее свободном конце. Открытый конец 139 горловинного участка 137 контейнера 131 может быть закрыт средствами герметизации, которые выполнены в виде изолирующей мембраны 181. Кроме того, как нагляднее всего видно на фиг.2D, колпачковый элемент 133 может быть снабжен радиально направленными байонетными элементами 183, 185 для соединения его с аппаратом 2 для приготовления кофе, изображенным на фиг.1. Таким образом, байонетные элементы образуют часть средств соединения картриджа с аппаратом для приготовления кофе. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что в качестве средств соединения картриджа 103 с аппаратом 2 для приготовления кофе, изображенным на фиг.1, подойдут любые возможные средства, отличные от байонетных элементов (таких как 183, 185).
На фиг.2A и 2B показаны две осевые позиции колпачкового элемента 133 относительно контейнера 131. На фиг.2A изображен картридж 103 в том виде, в котором он поставляется потребителю. Внутреннее пространство 135 только что приобретенного картриджа полностью заполнено жареными кофейными зернами выбранного сорта. Информация о содержимом картриджа может быть передана аппарату с помощью идентификационного элемента 22, который присоединен к внешней поверхности картриджа, как описано со ссылкой на фиг.1. Отверстие 139 горловины герметично закрыто изолирующей мембраной 181, которая защищает содержимое контейнера 131 от порчи из-за контакта с наружным воздухом. Предпочтительно, чтобы изолирующая мембрана 181 была зафиксирована только на внешнем цилиндрическом поясе 143. Чтобы картридж 103 был готов к использованию, как показано на фиг.2B, сначала следует удалить отрывную полосу 155 путем захвата отрывного язычка 159. Благодаря линии 157 утончения отрывная полоса 155 может быть полностью удалена с колпачкового элемента 133. Это может быть сделано и тогда, когда картридж 103 уже соединен с аппаратом 2 для приготовления кофе. Когда отрывная полоса 155 удалена, контейнер 131 может быть повернут относительно колпачкового элемента 133. Поворот контейнера по часовой стрелке приводит к взаимодействию между собой наружной и внутренней резьб 147, 165, в результате чего контейнер 131 и колпачковый элемент 132 сближаются вдоль продольной оси. При данном осевом сближении острие 177 может проколоть изолирующую мембрану 181 и обеспечить ее разрыв поперек отверстия 139, в то время как первая внутренняя цилиндрическая стенка 161 протолкнет мембрану в кольцевую пазуху 145 горловинного участка 137, как показано на фиг.2B. Средства для разрыва и удаления изолирующей мембраны 181 выполнены в виде первой внутренней цилиндрической стенки 161, при этом указанному смещению мембраны способствует фиксация ее периферийного участка только на внешнем цилиндрическом поясе 143. Кроме того, может быть предпочтительно, чтобы изолирующая мембрана 181 была снабжена заранее уготованными линиями разрыва. Такие линии разрыва могут быть легко выполнены путем частичного прорезания лазером пленки изолирующей мембраны. После удаления изолирующей мембраны 181 кофейные зерна могут поступать на подающий диск 169 за счет силы тяжести. Таким образом, когда картридж 103 активирован (фиг.2B) и соединен с аппаратом для приготовления кофе (фиг.1), блок 13A управления (фиг.1) может приводить во вращение подающий диск 169. Во время его вращения, когда створка 175 не перекрывает боковое отверстие 167 (фиг.2C), кофейные зерна перемещаются радиально к периферии, поступая через выход 111 для кофейных зерен, к примеру, в мерную камеру аппарата для приготовления кофе (как описано ниже) или непосредственно в размалывающий механизм 6. Если аппарат для приготовления кофе снабжен мерной камерой, то такая камера, подающий диск и створка образуют в совокупности устройство дозирования. Устройство дозирования содержит мерную камеру для вмещения одной порции кофейных зерен, которая соответствует дозированному количеству зерен, при этом предпочтительно, чтобы данное количество зерен соответствовало одной порции приготовляемого кофейного напитка, причем система предназначена для подачи кофейных зерен из картриджа в мерную камеру. Устройство дозирования может содержать и средства для опорожнения мерной камеры.
Если зерна подаются из картриджа непосредственно в размалывающий механизм, то устройство дозирования образовано средствами подачи зерен, створкой картриджа и средствами хронометража блока управления. В этом случае средства хронометража блока управления управляет продолжительностью подачи кофейных зерен в аппарат для приготовления кофе в соответствии с заданным интервалом времени. Если известно количество кофейных зерен, подаваемых за секунду, то может быть задано общее количество подаваемых зерен. Поэтому в данном примере осуществления настоящего изобретения устройство дозирования содержит, по меньшей мере, средства подачи зерен и относительно подвижные средства закупоривания картриджа. Средства управления содержат средства хронометража, при этом блок управления предназначен для активации приводных средств в течение заданного промежутка времени для подачи заданного количества кофейных зерен из картриджа в аппарат для приготовления кофе, причем предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало количеству порций приготовляемого напитка.
Специалистам в данной области техники будет очевидно, что в модификациях данного аппарата для приготовления кофе мерная камера может быть расположена и за размалывающим механизмом 6 по ходу перемещения кофейных зерен. В этом случае кофейные зерна будут поступать в размалывающий механизм непосредственно из выхода 111 для кофейных зерен, расположенного в картридже.
На фиг.2B изображен активированный картридж, при этом видно, что внутренний боковой выступ 179 колпачкового элемента заскочил за радиально продолжающееся кольцевое ребро 149 горловинного участка 137 контейнера с образованием соединения по типу защелки. В данной позиции наружная и внутренняя винтовые резьбы 147, 165 полностью разъединены. Таким образом, предотвращен случайный возврат контейнера 131 и колпачкового элемента 133 в позицию, изображенную на фиг.2A. При этом можно однозначно отличить свежие неиспользованные картриджи от картриджей, которые были активированы для использования в аппарате для приготовления кофе. Фиг.2A-2D иллюстрируют первый пример осуществления картриджа для кофейных зерен, который включает в себя колпачковый элемент 133, снабженный подающим диском 169, и изолирующую мембрану 181, которые закреплены непосредственно на баллонообразном контейнере 131. После удаления отрывной полосы 155, служащей индикатором первого вскрытия, и соединения картриджа 103 с системой картридж может быть активирован вручную путем его поворота (на 180 градусов). В ходе активации картриджа средство герметизации, которое может представлять собой пленку с лазерными надрезами, разрывается по линиям надреза, проталкиваясь в кольцевую пазуху 145 контейнера. В конечной позиции своего перемещения внутренняя цилиндрическая стенка 163 колпачкового элемента 133 заскакивает за утолщенный выступ, образованный кольцевым ребром 149 контейнера, и больше не может соскочить с указанного ребра, поскольку винтовые резьбы 147, 165 разъединились. Таким образом, обратное проворачивание колпачкового элемента исключено.
Фиг.3A-3D иллюстрируют второй пример осуществления картриджа 203 для кофейных зерен, который также включает в себя контейнер 231 и колпачковый элемент 233. Колпачковый элемент 233 содержит кольцевое дно 251, снабженное выходом 211 для кофейных зерен. Кольцевое дно 251 ограничивает центральное отверстие 254 для вмещения относительно подвижного дополнительного колпачкового элемента 256. Баллонообразный контейнер 231 ограничивает внутреннее пространство 235 и горловинный участок 237, который ограничивает отверстие 239, расположенное на одном конце контейнера 231. Как и в первом примере осуществления настоящего изобретения, горловинный участок 237 образован концентрическими внутренним и внешним цилиндрическими поясами 241, 243, которые ограничивают расположенную между ними кольцевую пазуху 245. Открытый конец 239 контейнера 231 также герметично закрыт изолирующей мембраной 281, а кольцевая пазуха 245 также служит для вмещения изолирующей мембраны 281 после ее удаления с отверстия 239. Также предпочтительно, чтобы периферийный участок изолирующей мембраны 281 был зафиксирован только на внешнем цилиндрическом поясе 243.
Кроме того, колпачковый элемент 233 снабжен первой внутренней цилиндрической стенкой 261 и второй внутренней цилиндрической стенкой 263. Вторая внутренняя цилиндрическая стенка содержит внутренний боковой выступ 279, который расположен на ее свободном верхнем конце. Колпачковый элемент 233 соединен с контейнером 231 с помощью внутреннего бокового выступа 279, который заходит за кольцевое ребро 249, радиально продолжающееся на горловинном участке 237 контейнера 231, с обеспечением соединения по типу защелки. Соединение по типу защелки трудно поддается размыканию, что исключает случайное отсоединение колпачкового элемента 233 от контейнера 231. Кроме того, первая внутренняя цилиндрическая стенка 261 центрального отверстия 254 колпачкового элемента 233 содержит боковое отверстие 267, открывающее радиальный доступ к полости, которая сообщается с продольно ориентированным выходом 211 для кофейных зерен. Полость между радиальным боковым отверстием 267 и продольно ориентированным выходом 211 для кофейных зерен также смещена относительно столба зерен или их фрагментов, находящихся в картридже 203, для контролируемого перемещения зерен или их фрагментов к выходу 211. Внутренняя цилиндрическая стенка 263 колпачкового элемента 233 также снабжена образующими 265 внутренней винтовой резьбы, которые могут взаимодействовать с образующими 247 наружной винтовой резьбы, расположенными на внешней кольцевой стенке 262 дополнительного колпачкового элемента 256. Дополнительный колпачковый элемент в общем случае выполнен в виде чашеобразного элемента, который содержит средства подачи зерен, выполненные в виде подающего диска 269, расположенного на дне элемента, и цилиндрическую боковую стенку 264. Цилиндрическая боковая стенка 264 поддерживает внешнюю кольцевую стенку 262, причем данные стенки ограничивают круговую пазуху 266, раскрытую кверху, функция которой описана ниже. Кроме того, дополнительный колпачковый элемент 256 снабжен приводной ступицей 271, сцепляемой с приводным валом аппарата для приготовления кофейных напитков, причем данная ступица содержит стандартные средства сцепления (не показаны). Приводная ступица 271 может быть также снабжена острием для прокалывания изолирующей мембраны 281. Цилиндрическая боковая стенка 264 дополнительного колпачкового элемента 256 снабжена несколькими, к примеру, тремя или четырьмя, боковыми окнами 274A, 274B, 274C, которые могут быть совмещены с боковым отверстием 267. Боковые окна 274A, 274B, 274C отделены друг от друга прерывающимися участками стенки, которые образуют подвижные средства закупоривания картриджа.
Картридж 203 поставляется потребителю в состоянии, показанном на фиг.3A, при этом изолирующая мембрана 281 полностью сохранена и защищает содержимое внутреннего пространства 235 контейнера. Дополнительный колпачковый элемент 256 частично выдается из отверстия 254 дна 251. Для активации картриджа 203 его всего лишь соединяют с аппаратом 2 для приготовления кофе (фиг.1) с помощью средств соединения, выполненных в виде байонетных элементов 283, 285, которые отходят в стороны от колпачкового элемента 233. Приводная ступица 271 войдет в зацепление с приводным валом, установленным в аппарате с возможностью упругого смещения, и упруго сместит указанный вал в убранную позицию. После приведения в действие аппарата 2 для приготовления кофейных напитков с помощью коммутационного элемента 13B (фиг.1) стандартный приводной вал (не показан) будет вращать дополнительный колпачковый элемент 256, который переместится, таким образом, вверх в позицию, изображенную на фиг.3B, за счет взаимодействия между собой образующих 247, 265 наружной и внутренней винтовых резьб. Приводной вал (не показан) упруго сместится вместе с приводной ступицей 271, оставаясь соединенным с ней. Когда дополнительный колпачковый элемент 256 достигнет наивысшей позиции (фиг.3B), образующие 247, 265 винтовых резьб окажутся разъединенными друг относительно друга, что позволяет исключить обратное перемещение дополнительного колпачкового элемента 256 в позицию, изображенную на фиг.3A. В ходе перемещения дополнительного колпачкового элемента 256 из позиции, соответствующей неактивированному состоянию (фиг.3A), в позицию, соответствующую активированному состоянию (фиг.3B), острие 277 и боковая стенка 264 дополнительного элемента 256 протолкнут изолирующую мембрану 281 в кольцевую пазуху 254, предусмотренную в горловинном участке 237 контейнера 231. То есть острие 277 и боковая стенка 264 образуют средства разрыва и удаления элемента герметизации. За счет силы тяжести кофейные зерна могут быть поданы на подающий диск 269, перемещающий их к боковому отверстию, через которое они могут проходить, когда указанное отверстие совмещается с одним из боковых окон 274A, B или C. Как только устройство 23 дозирования и/или блок 13A управления (фиг.1) отмерили достаточное количество зерен, вращение дополнительного элемента 256, а значит, и подающего диска 269 прекращается. Таким образом, предусмотрены средства приостановки подачи зерен. Управляющий механизм аппарата 2 для приготовления кофе (фиг.1) обеспечивает, чтобы в конце вращения дополнительного элемента 256 один из участков его боковой стенки 264, расположенный между двумя соседними боковыми окнами 274A, B или C, всегда перекрывал боковое отверстие 267. Это не только предотвращает дальнейший выход кофейных зерен из отверстия 211 для выхода кофейных зерен, но и защищает содержимое контейнера 231 от контакта с окружающей средой. Возможно и предпочтительно, чтобы активированный картридж 203 (фиг.3B) мог быть надежно отсоединен от аппарата для приготовления кофе. Это может быть предпочтительно для промежуточного использования картриджа, содержащего кофейные зерна другого сорта, если необходимо приготовить напиток, отличный от предыдущего.
Заметным отличием картриджа для кофейных зерен, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения, от картриджа, соответствующего первому варианту его осуществления, является то, что подающий диск выполнен заодно целое с частью колпачкового элемента. В соответствии с другой модификацией весь картридж для кофейных зерен может вращаться вместе с подающим диском.
Фиг.4A-4D иллюстрируют третий пример осуществления картриджа 303 для кофейных зерен, соответствующего настоящему изобретению. Картридж 303 для кофейных зерен по-прежнему включает в себя баллонообразный контейнер 331 и колпачковый элемент 333. Дно 351 колпачкового элемента 333 снабжено выходом 311 для кофейных зерен, с помощью которого картридж может взаимодействовать с аппаратом 2 для приготовления кофейных напитков, изображенным на фиг.1. Контейнер ограничивает внутреннее пространство 335 для вмещения обычных кофейных зерен (не показаны). Кроме того, контейнер 331 снабжен горловинным участком 337, который ограничивает отверстие 339 горловины. Отверстие 339 горловины ограничивает открытий конец контейнера 331, окруженный внутренним цилиндрическим поясом 341 и внешним цилиндрическим поясом 343, которые являются концентрическими. Между внутренним и внешним цилиндрическими поясами 341, 343 также заключена кольцевая пазуха 345. Контейнер 331, соответствующий третьему варианту осуществления настоящего изобретения, по существу аналогичен контейнерам, соответствующим первому и второму вариантам его осуществления, но не идентичен им.
Горловинный участок 337 снабжен радиально продолжающимся кольцевым ребром 350, которое отходит от внешнего цилиндрического пояса 143 вблизи его свободного конца.
Колпачковый элемент 333 содержит внешнюю цилиндрическую стенку 353, которая отходит от его дна 352 вдоль продольной оси элемента. От дна 351 элемента вдоль его продольной оси отходят также первая внутренняя цилиндрическая стенка 361 и вторая внутренняя цилиндрическая стенка 363, которая расположена между первой внутренней цилиндрической стенкой 361 и внешней цилиндрической стенкой 353 коаксиально им. Вторая внутренняя цилиндрическая стенка 363 снабжена боковым выступом 379, расположенным на ее внутренней стороне, причем указанный выступ может взаимодействовать с радиально продолжающимся кольцевым ребром 350 для обеспечения соединения по типу защелки, а значит, закрепления колпачкового элемента 333 на контейнере 331.
На дне 351 расположен вращательный подающий диск 369, содержащий приводную ступицу 371, которая может быть соединена с приводными элементами через центральное отверстие 373 дна 351. Вращательный диск 369 для подачи зерен содержит вертикальную створку 375 для перекрывания бокового отверстия 367, расположенного в первой внутренней цилиндрической стенке 361. Боковое отверстие 367 сообщается с выходом 311 для зерен через полость, которая смещена относительно столба кофейных зерен, находящихся во внутреннем пространстве 335, по уже упомянутым причинам. Створка 375 служит подвижными средствами закупоривания картриджа. Подающий диск 369 может иметь выпуклость, обращенную кверху, и быть снабжен несколькими радиально продолжающимися ребрами, которые служат средствами подачи и направленного перемещения зерен (фиг.4C). Данные признаки, являющиеся необязательными, способствуют подаче кофейных зерен к периферии подающего диска 369, образуя средства перемешивания и направленного перемещения кофейных зерен. В соответствии с альтернативной конструкцией вращательные средства подачи зерен могут быть выполнены в виде лопастного колеса с радиально продолжающимися лопастями или лопатками. Во избежание застревания зерен может быть предпочтительно, чтобы данные лопасти или лопатки продолжались не на всем радиальном отрезке до периферии лопастного колеса. В качестве альтернативы или в дополнение к имеющимся лопастям, лопасти могут быть выполнены из упругого материала. Более конкретно, лопастное колесо может быть выполнено полностью из упругого материала, в частности - пластикового материала, модуль упругости которого составляет 150-1200 Н/мм2, более конкретно - 175-800 Н/мм2, а предпочтительно - 175-300 Н/мм2. Кроме того, можно регулировать количество лопастей по отношению к площади бокового отверстия для предотвращения выхода зерен при неподвижном лопастном колесе.
Подвижная гильза 346 окружает диск 369 для подачи зерен и имеет ту же протяженность, что и первая внутренняя цилиндрическая стенка 361. Внешняя сторона подвижной гильзы снабжена наружной винтовой резьбой 347, которая входит в зацепление с образующими внутренней винтовой резьбы, расположенными на внутренней поверхности первой внутренней цилиндрической стенки 361. Кроме того, подвижная гильза 346 снабжена обращенными внутрь выступами, которые входят в зацепление с противоположными друг другу вертикальными ребрами створки 375.
Картридж для кофейных зерен соединяют с кофемашиной (к примеру, аппаратом 2 с помощью средств 4 соединения, изображенных на фиг.1) с помощью байонетных образующих 383, 385. Для активации картриджа кофемашина инициирует управляющий сигнал, который приводит во вращение приводную ступицу 371, а вместе с ней - подающий диск 369 и вертикальную створку 375. Створка 375 входит в зацепление с одним из выступов 348 подвижной гильзы 347, перемещая ее вдоль входящих между собой в зацепление образующих 347, 365 винтовых резьб в вертикальном направлении к изолирующей мембране 381, периферийный участок которой закреплен на внешнем цилиндрическом поясе 343 контейнера, благодаря чему мембрана образует средства герметизации. Данное перемещение приводит к разрыву изолирующей мембраны 381 и ее проталкиванию в кольцевую пазуху 345. Таким образом, подвижная гильза 346 образует средства для разрыва и удаления элемента герметизации. В частности, изолирующая мембрана 381 может быть изготовлена так, чтобы разрываться вдоль заранее уготованных линий утончения. Как только перемещение подвижной гильзы 346 кверху закончилось, выступ 448, захваченный створкой, отделится от нее, как нагляднее всего показано на фиг.4B. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что для активации картриджа 303 достаточно предусмотреть только один выступ 348 на внутренней периферии подвижной гильзы 346. В третьем примере осуществления настоящего изобретения второй выступ, входящий в зацепление с ненагруженным вертикальным ребром створки 375, предусмотрен исключительно для облегчения сборки.
Вышеописанные картриджи, соответствующие второму и третьему вариантам осуществления настоящего изобретения, могут быть автоматически активированы приводными средствами системы. Непрерывное вращение приводной ступицы инициирует подачу кофейных зерен, как только изолирующая мембрана удалена с отверстия контейнера.
Фиг.5A-5E иллюстрируют четвертый пример осуществления картриджа 403 для кофейных зерен, соответствующего настоящему изобретению. Картридж 403 включает в себя баллонообразный контейнер 431, который ограничивает внутреннее пространство 435, при этом контейнер включает в себя горл овинный участок 437 и закраину 442. Открытый конец 439, ограниченный закраиной 442, вмещает колпачковый элемент 433, причем предпочтительно, чтобы данный элемент был неразъемным. Внешняя периферия закраины 442 может быть снабжена байонетными образующими 483, 485 или другими подходящими средствами присоединения картриджа к аппарату для приготовления кофе, таких как аппарат 2 и средства соединения, изображенные на фиг.1.
Колпачковый элемент 433 плотно входит в открытый конец 439, ограниченный горловиной 437 и закраиной 442 контейнера 431, и может быть зафиксирован на указанном конце путем приклеивания или сварки. Внешний торец колпачкового элемента 433 слегка смещен вглубь относительно внешнего торца закраины 442, как показано на фиг.5A и 5B. Колпачковый элемент 433 содержит также дно 451 с выходом 411 для кофейных зерен. Как нагляднее всего видно на фиг.5C и 5D, колпачковый элемент 433 ограничивает стенку 462 центральной полости, содержащую боковое отверстие 467. Боковое отверстие сообщается с выходом 411 для кофейных зерен через полость, которая также радиально смещена относительно столба кофейных зерен, находящихся во внутреннем пространстве 435. Центральная полость, ограниченная стенкой 462 и дном 451, вмещает вращательный диск 469 для подачи зерен. От подающего диска 469 вдоль его продольной оси отходит створка 465, которая образует подвижные средства перекрытия бокового отверстия 467. Диск для подачи зерен содержит приводную ступицу 471, которая проходит через центральное отверстие 473 дна 451. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что колпачковый элемент (433), соответствующий данному варианту осуществления настоящего изобретения, может быть соединен и с внешней частью контейнера (431) аналогично колпачковым элементам, которые соответствуют вышеописанным вариантам осуществления настоящего изобретения. При такой альтернативной конструкции байонетные образующие (483, 485) будут частью колпачкового элемента (433), а не контейнера (431).
До активации картриджа и его использования в кофемашине содержимое картриджа 403 должно быть защищено от внешних воздействий, поэтому на торце закраины 442 герметично закреплена изолирующая мембрана 481. В четвертом примере осуществления настоящего изобретения изолирующая мембрана 481, которая образует средства герметизации, не удаляется автоматически кофемашиной, а снимается потребителем. В этом случае в качестве средств разрыва и удаления изолирующего элемента может быть предусмотрен отрывной язычок 482, захватываемый руками. Байонетные образующие 483, 485 расположены на внешней поверхности контейнера 413, а колпачковый элемент 433 вставлен в его открытый конец, что позволяет герметично закрепить защитную пленку или изолирующую мембрану на внешнем конце контейнера 431. Таким образом, элемент 481 герметизации закрывает также стык между контейнером 431 и колпачковым элементом 433. Изолирующая мембрана или защитная пленка 481 позволяет сохранить кофейные зерна свежими и защитить их от контакта с наружным воздухом в ходе поставки и складирования картриджа до его использования. Однако недавно обжаренные кофейные зерна могут все еще выделять газы, такие как CO2. Для упаковки свежеобжаренных зерен изолирующая мембрана или защитная пленка, такие как 481, могут быть дополнительно снабжены стандартным клапаном сброса давления (не показан).
После того как удалена вручную изолирующая мембрана 481 картриджа 403, соответствующего четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, данный картридж может быть соединен с кофемашиной 2 по фиг.1 с помощью байонетных образующих 483, 485 или других подходящих средств соединения. Операция подачи кофейных зерен в аппарат 2 для приготовления кофе аналогична операциям подачи, которые соответствуют другим вариантам осуществления настоящего изобретения. Сразу после приведения в действие аппарата для приготовления кофе блок 13A управления инициирует вращение подающего диска 469, и створка 475 смещается от бокового отверстия 467. Подающий диск 469 вращается непрерывно, и створка 475 совмещается с боковым отверстием 467 только один раз за полный оборот вращения. В периоды, когда створка 475 не совмещена с боковым отверстием 467, кофейные зерна могут выходить из данного отверстия и поступать к выходу 411 для кофейных зерен, а оттуда - в блок размалывания или дозирования, расположенный в кофемашине. Как только необходимое количество кофейных зерен, подлежащих размолу, вышло из картриджа 403, диск 469 для подачи зерен прекратит свое вращение в позиции, в которой створка 475 точно совмещена с боковым отверстием 467. Таким образом, предусмотрены средства приостановки подачи зерен. Предпочтительно, чтобы мощность вращения и прочность компонентов, включающих в себя створку 475 и боковое отверстие 467, допускали раскалывание или дробление любых кофейных зерен, которые могут оказаться на пути относительного перемещения указанных компонентов, являясь препятствием для перекрывания бокового отверстия 467.
На фиг.5F изображен модифицированный колпачковый элемент, который рассчитан на использование вместе с картриджем для зерен, изображенным на фиг.5A-5D. Колпачковый элемент 433A по фиг.5F предназначен для соединения с открытым концом контейнера 431, изображенного на фиг.5A-5D, без возможности отсоединения. Внешний торец колпачкового элемента 433A может быть также слегка смещен вглубь относительно внешнего торца закраины контейнера 431, как показано на фиг.5A-5B, чтобы изолирующая мембрана могла быть закреплена только на внешнем торце закраины контейнера. Колпачковый элемент 433A также снабжен дном 451A, через которое продолжается выход 411A для кофейных зерен. Колпачковый элемент 433A ограничивает стенку 462A центральной полости, содержащую боковое отверстие, которое сообщается с выходом 411A для кофейных зерен. Центральная полость, ограниченная стенкой 462A и дном 451A, вмещает поворотный диск 469A для подачи зерен. Средства направленного перемещения зерен включают в себя множество чередующихся между собой ребер и каналов, которые продолжаются в целом радиально на верхней поверхности подающего диска 469A, контактирующей с содержимым контейнера 431 в ходе использования картриджа. Множество ребер и каналов подающего диска 469A, которые продолжаются в целом радиально и чередуются между собой, способствуют перемещению кофейных зерен к периферии диска, образуя средства перемешивания и направленного перемещения кофейных зерен. В качестве альтернативы может быть использована плоская верхняя поверхность подающего диска 469A, если он вращается с высокой частотой. Кроме того, средства направленного перемещения зерен, соответствующие примеру осуществления, который проиллюстрирован фиг.5F, включают в себя неподвижное направляющее плечо 491, которое перекрывает участок верхней поверхности подающего диска 469A для направления кофейных зерен от диска 469A к выходному отверстию 411A вдоль в целом радиально продолжающейся направляющей поверхности 493.
Далее со ссылкой на фиг.6-10 будет описано несколько устройств дозирования, которые подходят к использованию вместе с картриджами для кофейных зерен, описанными выше.
На фиг.6 изображены некоторые принципиальные компоненты блока 523 дозирования, которые образуют средства для дозирования кофейных зерен. Блок 523 дозирования образует часть аппарата для приготовления кофе, изображенного на фиг.1, и расположен на пути 25 перемещения кофейных зерен. Как сказано выше, средства подачи зерен, расположенные в картридже, также образуют часть устройства дозирования, которое соответствует данному варианту осуществления настоящего изобретения. Таким образом, блок 523 дозирования, расположенный в аппарате 2 для приготовления кофе, и средства подачи зерен, расположенные в картридже 3, образуют в совокупности часть устройства 23 дозирования системы по фиг.1. Область 525 взаимодействия картриджа и аппарата содержит полость 527 и байонетные образующие 529, 530, которые могут взаимодействовать с байонетной образующей, предусмотренной, к примеру, на картридже для зерен, описанном выше. Из дна полости 527 выдается приводной вал 531, который может быть сопряжен с приводной ступицей подающего диска описанных картриджей с возможностью передачи вращения указанной ступице. Дно полости 527 снабжено также входом 533, который ведет в мерную камеру, когда последняя соединена с областью 525 взаимодействия картриджа и аппарата.
Вход 533 ведет в мерную камеру, которая будет упоминаться и как дозировочная камера 535. На нижнем конце камеры 535 дозирования предусмотрена подвижная заслонка 537, которая служит вариантом средств опорожнения камеры. В иллюстрируемом примере подвижная заслонка 537 представляет собой выдвижную створку, но она может являться и поворотной створкой и т.п. Подвижная заслонка может управляться автоматически, перемещаясь в одном из двух противоположных направлений, которые обозначены двунаправленной стрелкой A1.
Если внешняя стенка мерной камеры прозрачна или полупрозрачна, то характеристики ее содержимого могут быть зарегистрированы с помощью оптических средств 539 детектирования, которые будут упоминаться и как первый датчик или первое средство детектирования; данное средство может представлять собой действующие согласованно светодиод (СД) и инфракрасный датчик (ИК). Оптические средства детектирования могут быть установлены на держателе 541 средств детектирования, причем предпочтительно, чтобы он был регулируемым. Держатель 541 средств детектирования может быть снабжен средствами регулировки положения держателя вдоль высоты дозировочной камеры 535, как показано двунаправленной стрелкой A2.
На фиг.6 видно также, что к нижней части области 525 взаимодействия может быть непосредственно присоединен приводной электродвигатель 543 (приводные средства 40 по фиг.1) для приведения во вращение приводного вала 531 (вала 172 - на фиг.1). Для питания электродвигателя 543 предусмотрены электрические провода 545. Приводной электродвигатель 543 является общим вариантом осуществления приводных средств системы по фиг.1. Электропровода 545 могут снабжаться электроэнергией под контролем блока управления системы. Блок управления системы может функционировать в соответствии с сигналами, поступающими от первого датчика. Когда система работает, кофейные зерна поступают через вход 533 в дозировочную камеру 535 за счет того, что приводной вал 531 вращает диск для подачи зерен, который может быть расположен в любом из вышеописанных картриджей для кофейных зерен. Средства 539 детектирования предварительно установлены на необходимой высоте дозировочной камеры 535, благодаря чему средства 539 детектирования могут регистрировать объем кофейных зерен, который соответствует требуемому количеству зерен. Если длительность задержки ИК-луча, генерируемого оптическими средствами 539 детектирования, превышает заданный интервал времени, то это значит, что ИК-луч необратимо прерван зернами, уровень которых в камере достиг высоты первого датчика. Информация об этом поступает в блок управления. Блок управления, управляющий приводными средствами аппарата, остановит средства подачи зерен из картриджа в мерную камеру. Кроме того, блок управления проконтролирует работу приводных средств таким образом, чтобы приводной вал 531 переместил подающий диск, расположенный в картридже, обратно в позицию, в которой доступ зерен к выходу картриджа перекрыт. Подвижная заслонка 537, закрывавшая дно мерной камеры 535, теперь может быть перемещена с помощью блока 13 управления так, чтобы точное количество кофейных зерен поступило в размалывающий механизм 6, при этом система снабжена первым датчиком для измерения количества кофейных зерен, поступающих из картриджа в аппарат для приготовления кофе. Следует отметить, что первый датчик 539 соединен с блоком 13A управления, который предназначен для управления остановом приводных средств 40 после того, как первый датчик зарегистрировал заданное количество кофейных зерен, поступивших из картриджа в аппарат для приготовления кафе, причем предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало количеству порций приготовляемого напитка; кроме того, блок управления предназначен для управления остановом относительно подвижных средств закупоривания (к примеру, створки 375), чтобы они перекрыли выходное отверстие картриджа после того, как первый датчик зарегистрировал заданное количество кофейных зерен, поступивших из картриджа в аппарат для приготовления кофе, причем предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало количеству порций приготовляемого напитка.
Следует отметить, что первое средство детектирования может детектировать кофейные зерна на определенном участке мерной камеры (в этом случае первый датчик расположен на уровне данного участка), причем система допускает выбор участка мерной камеры, на котором кофейные зерна будут детектированы первым средством детектирования, то есть выбор соответствующего количества кофейных зерен, регистрируемого первым средством детектирования в мерной камере.
Выше описана возможность регулировки расстояния между первым датчиком 539 и дном мерной камеры, но вместо этого может быть изменен объем самой мерной камеры 535, к примеру, с помощью телескопических участков стенок. Такая конструкция позволяет также обойтись без средств 539 детектирования и получать нужные порции зерен только за счет ограничения внутреннего объема мерной камеры. В данном примере средства опорожнения включают в себя убираемое дно мерной камеры. В качестве альтернативы средства опорожнения включают в себя средства опрокидывания мерной камеры. Средства опорожнения управляются блоком 13A управления. Таким образом, в данном примере первое средство детектирования генерируют сигнал после того, как оно зарегистрировало заданное количество зерен, которое соответствует определенному уровню зерен в мерной камере, причем предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало количеству порций приготовляемого напитка.
На фиг.7 изображен несколько модифицированный мерный механизм, который предназначен для использования в устройстве 523 дозирования, изображенном на фиг.6. Для подачи кофейных зерен из мерного отверстия (отверстие 553 на фиг.6) в мерную камеру 635 используется лотковый спуск 651. Поперек прозрачной или полупрозрачной мерной камеры 635 также расположена оптическая система горизонтального ИК-детектирования, которая включает в себя СД-генератор 655 горизонтального луча и датчик 657 ИК-детектирования. С помощью провода 659 ИК-датчик 657 может быть соединен с блоком управления (к примеру, устройством 13A управления, изображенным на фиг.1). Кроме того, мерный механизм по фиг.1 снабжен и оптической системой по существу вертикального ИК-детектирования, которая включает в себя СД-генератор 661 вертикального луча.
Горизонтальный ИК-луч, проходящий между СД-генератором 655 и датчиком 657, может периодически прерываться кофейными зернами, падающими по отдельности в мерную камеру 635. Поэтому блок управления генерирует сигнал заполненности мерной камеры только тогда, когда задержка горизонтального луча превышает заданный интервал времени. В дополнение к оптической системе горизонтального детектирования предусмотрена оптическая система вертикального детектирования. Луч, генерируемый СД-генератором 661, слегка отклонен от вертикальной оси, и датчик 663 ИК-детектирования расположен так, чтобы детектировать только ИК-луч, отраженный от поверхности, которая расположена на уровне, детектируемом оптической системой горизонтального детектирования. В качестве альтернативы датчик 663 ИК-детектирования может детектировать ИК луч, генерируемый СД-генератором, при большем угле отражения и регистрировать время, которое заняло отражение. Задержка отражаемого сигнала сокращается по мере заполнения мерной камеры 635. По кабелю 665 опорный сигнал может поступать в блок управления, где он сравнивается с сигналом, полученным от датчика 657 горизонтального луча.
Нижний конец мерной камеры 635 также снабжен средствами опорожнения, выполненными в виде выдвижной створки 637, которая может управляться по электропроводу 667 блоком управления (блок 13A на фиг.1), перемещаясь поступательно или поворачиваясь в направлении двунаправленной стрелки A3.
На фиг.8 изображена другая модификация мерного механизма, которая также подходит для использования в устройстве 523 дозирования, изображенном на фиг.6. Лотковый спуск 751 для кофейных зерен 753, поступающих от входа (на фиг.6 - входа 533), прозрачен или полупрозрачен для ИК-излучения. СД-генератор 761 ИК-луча взаимодействует через лотковый спуск 751 с датчиком 763 ИК-детектирования для подсчета кофейных зерен 753 по прерываниям ими ИК-луча. По проводу 765 информация о прерываниях может поступать в блок управления, такой как блок 13A по фиг.1, где происходит подсчет кофейных зерен.
Как только отсчитано заданное количество зерен 753, соответствующее одной порции, блок 13A управления (фиг.1) вернет приводной электродвигатель 543 (фиг.6) в позицию останова, чтобы подача зерен 753 на лотковый спуск 751 и в мерную камеру 735 прекратилась. Одновременно по электропроводу 767 могут быть приведены в действие средства опорожнения, выполненные в виде выдвижной створки 737, для ее открытия в соответствующем из направлений, которые обозначены двунаправленной стрелкой A4. Все действия могут контролироваться блоком 13A управления.
В данном примере мерная камера может представлять собой и плоскую плиту, при этом подсчитываемые зерна будут падать на плиту, пока на ней не окажется заданное количество зерен. Кроме того, аппарат для приготовления кофе предназначен для наклонения плиты, когда на ней окажется заданное количество зерен, при этом зерна поступят в размалывающий механизм. Можно обойтись и без мерной камеры, то есть насчитанные зерна будут подаваться непосредственно в размалывающий механизм по фиг.1. Блок управления прекращает подачу зерен, если насчитанное количество зерен соответствует заданному.
На фиг.9 схематично изображен третий альтернативный мерный механизм. Как и в примере, иллюстрируемом фиг.6, мерная камера 835 не содержит лоткового спуска и кофейные зерна 853 падают непосредственно в мерную камеру 835. В мерную камеру 835 вдается мостовидная опора 871, которая установлена на шарнире 873 с низким трением. Когда вес кофейных зерен 853, давящих на участок опоры 871, вдающийся в мерную камеру 835, достигает веса заданного количества зерен, мостовидная опора поворачивается вокруг шарнира 873 и активирует датчик 875 детектирования нагрузки. Датчик 875 детектирования нагрузки может быть предназначен для срабатывания, как только вес кофейных зерен достигнет 7 граммов. Конечно, это значение веса является лишь примерным и могут быть заданы другие значения веса. Сработав, датчик детектирования нагрузки подает сигнал на блок 13A управления (фиг.1) по электропроводу 877. Блок 13A управления (фиг.1) может инициировать останов электродвигателя 543 (фиг.6) и открытие выдвижной створки 837, имеющей электрический привод, по электропроводу 867, при этом створка должна открыться в соответствующем из направлений, обозначенных двунаправленной стрелкой A5, для опорожнения мерной камеры. Таким образом, в размалывающий механизм 6 (фиг.1) может поступить заданное количество кофейных зерен 853. В качестве альтернативы опора поддерживает мерную камеру, которая в пустом состоянии имеет известный заданный вес. Блок 875 отсутствует. При поступлении зерен в мерную камеру вес камеры возрастает и может быть измерен с помощью первого датчика, выполненного в виде блока 878 измерения силы, который измеряет силу тяжести, действующую на опору. Блок 878 при этом уравновешивает опору 871. Результаты измерений передаются блоку 13A управления в виде сигнала, генерируемого блоком 878 измерения, по проводу 880. Таким образом, измеренная сила соответствует весу мерной камеры, содержащей зерна. Когда приращение веса мерной камеры соответствует весу заданного количества кофейных зерен, блок управления останавливает приводные средства и активирует средства опорожнения мерной камеры. В данном примере система предназначена для генерации сигнала, который соответствует количеству кофейных зерен, находящихся в мерной камере, с помощью первого средства детектирования.
На фиг.10 схематично изображен четвертый альтернативный и дополнительно упрощенный мерный механизм. Как и в предыдущем примере осуществления настоящего изобретения, кофейные зерна 953 поступают в мерную камеру 935 вертикально за счет силы тяжести. В упрощенном примере для отмеривания порции зерен используются только механические средства, а функции опорожнения камеры, к примеру, с помощью выдвижной заслонки, и детектирования нагрузки объединены в мостовидной опоре-заслонке 971, которая установлена на поворотном шарнире 973 с низким трением. Участок опоры-заслонки 971 прилегает к мерной камере 935 и служит ее дном. Как только на данном участке опоры-заслонки 971 скопился груз из кофейных зерен 953, имеющий заданный вес, опора-заслонка поворачивается вокруг шарнира 973 с низким трением, открывая путь для прохождения зерен заданной порции к размалывающему механизму. Участок мостовидной опоры-заслонки 971, расположенный по другую сторону от мерной камеры 935, снабжен при этом противовесом 981 с заданной массой 7 грамм или другой подходящей массой. Противовес 981 может быть заменен грузами другого веса для получения других порций. На фиг.10 показано также, что позиция груза 981 может быть отрегулирована в направлениях двунаправленной стрелки A6 для изменения или корректировки веса дозируемых кофейных зерен. Предпочтительно, чтобы механические средства дозирования, изображенные на фиг.10, взаимодействовали со средствами прерывания подачи кофейных зерен 953 в мерную камеру 935. Такие средства могут включать в себя любой дополнительный электрический переключатель, приводимый в действие заслонкой 971, чтобы блок 13A управления (фиг.1) мог вернуть приводной электродвигатель 543 (фиг.6) в остановленное состояние в ответ на соответствующие команды от средств хронометража и/или детектирования. Если заслонка 971 наклоняется, открывая путь для прохождения зерен, как описано выше, то могут быть предусмотрены средства для удержания крышки в наклонном положении, отличные от самих зерен, выходящих из камеры, такие как электромагнит, активируемый блоком управления. Через интервал времени, достаточный для опорожнения камеры, блок управления может отключить электромагнит, чтобы заслонка снова закрыла камеру. Вместо использования мостовидной опоры-заслонки 971 можно допустить опрокидывание всей мерной камеры 935, как только в ней набралось заданное количество зерен. Таким опрокидыванием всей мерной камеры могут также управлять электрические механизмы, приводимые в действие блоком управления. Во всех примерах осуществления настоящего изобретения, приведенных выше, блок управления может быть предназначен для инициирования кратковременного обратного вращения приводных средств перед их остановом, что позволяет избежать застревания зерен в выходном отверстии. Таким образом, средства подачи зерен приводятся в движение в обратном направлении, перемещаясь на небольшое расстояние, и если такие средства снабжены створкой, описанной выше, то данная створка может затем перекрыть выходное отверстие картриджа.
Итак, настоящее изобретение относится к картриджу для кофейных зерен, который предназначен для использования в системе дозирования и/или размалывания кофейных зерен. Таким образом, система снабжена картриджем для кофейных зерен, который содержит, по меньшей мере, один слой стенки, ограничивающей внутреннее пространство для вмещения множества порций кофейных зерен, и выход для кофейных зерен. Кроме того, аппарат снабжен механизмом для размалывания кофейных зерен, который содержит вход для подачи кофейных зерен из картриджа в размалывающий механизм. Средства соединения позволяют соединить картриджа для кофейных зерен с аппаратом так, чтобы выход для кофейных зерен картриджа был соединен с входом для кофейных зерен аппарата, который может содержать блок дозирования, при этом заданное количество кофейных зерен поступает из указанного выхода в указанный вход для кофейных зерен. Средства соединения могут быть снабжены элементом для соединения/отсоединения картриджа для кофейных зерен к аппарату/от аппарата. Невскрытый картридж для кофейных зерен герметизирован во избежание контакта зерен с наружным воздухом. В системе по фиг.1 аппарат 2 для приготовления кофе содержит также средства 7 для варки кофе с подачей кофейных зерен и воды, причем данные средства управляются блоком управления. Блок 13A управления может быть предназначен для запуска средств 7 для варки кофе и/или размалывающего механизма 6 только после проверки того, что относительно подвижные средства закупоривания перекрыли выходное отверстие и/или средства подачи зерен остановлены. Средства соединения могут включать в себя вращательный элемент, такой как приводной вал 171, который, вращаясь, приводит в движение средства для подачи зерен, при этом вращательный элемент 171 приводится во вращение приводными средствами 40 аппарата для приготовления кофе.
Кроме того, система (фиг.11) может содержать средства (900) для регистрации частоты вращения и/или фазового угла вращательного элемента 171, а также приводных средств 40 аппарата для приготовления кофе. Вращательный элемент 171 может быть снабжен, к примеру, оптической меткой 902, которая может быть детектирована оптическим датчиком или детектором 904, соединенным с блоком 13A управления. При вращении вращательного элемента 171 оптическая марка вращается вместе с ним и моменты времени, в которые метка детектируется детектором 904, соответствуют в совокупности частоте вращения и фазовому углу элемента 171. Приводные средства 40 могут быть снабжены аналогичной оптической меткой 906, при этом частота вращения и фазовый угол приводных средств измеряются с помощью другого оптического детектора 908, который соединен с блоком 13A управления. В данном примере вращательный элемент 171 соединен с приводным валом 172, который соединен с приводными средствами. В данном примере соединение 910 между вращательным элементом 171 и приводным валом 172 таково, что оно возможно лишь в определенной угловой позиции вращательного элемента 171 относительно вала 172, когда метка 902 и метка 906 совмещены между собой при взгляде сверху (расположены на одной прямой вдоль стрелки 912). Блок 13A управления может быть предназначен для запуска средств для варки кофе и/или размалывающего механизма только в том случае, если зарегистрированная частота вращения вращательного элемента 171 совпадает с зарегистрированной частотой вращения приводных средств 40 и/или если зарегистрированный фазовый угол вращательного элемента 171 совпадает с зарегистрированным фазовым углом приводных средств 40 и приводного вала 172.
На фиг.12 и 13 изображена часть средств 1069 подачи, которые входят в состав картриджа 1003 и включают в себя первое и второе встречно вращающиеся резиновые колеса 1051, 1053. Первое и второе резиновые колеса 1051, 1053 снабжены множеством упругих радиальных отростков, которые отходят от их цилиндрических поверхностей. Радиально продолжающиеся отростки обеспечивают прохождение кофейных зерен 1055 между резиновыми колесами 1051, 1053, когда они вращаются, и эффективно перекрывают доступ к выходному отверстию картриджа 1003, когда колеса неподвижны, что исключает нежелательный выход зерен. На фиг.12 показано, что картридж 1003 размещен на верхней части устройства 1002 для приготовления кофе и кофейные зерна 1005, подаваемые средствами 1069 подачи зерен, могут поступать во входное отверстие для зерен, которое расположено в устройстве 1002 для приготовления кофе. На фиг.13 изображен вид сверху первого резинового колеса 1051 для подачи зерен, которое соединено первой ведущей геликоидальной шестерней 1057. Точно так же второе резиновое колесо 1053 соединено со второй ведущей геликоидальной шестерней 1059. Первое и второе ведущие геликоидальные шестерни 1057, 1059 приводятся во вращение приводом 1061, который является скорее частью устройства 1002, чем картриджа 1003. Очевидно, что приводная муфта в данном случае не является муфтой обычного сцепления валов т.п., а скорее сообщает вращение обеим дополнительным шестерням.
В примерах осуществления настоящего изобретения, иллюстрируемых фиг.14-16, использован привод вращения, который расположен в устройстве 1102, причем вращательное движение преобразуется в линейное перемещение во внутреннем пространстве 1135 картриджа 1103. Приводной вал 1172 сцеплен с направляющим винтом и вращает его по стрелке 1165, в результате чего подающий поршень 1167 перемещается вниз в направлении стрелки 1169 и кофейные зерна проходят через гибкий клапан 1171. Гибкий клапан 1171, изображенный отдельно на фиг.15, выполнен из относительно жесткого упругого материала и имеет радиальные прорези, отделяющие друг от друга несколько отгибаемых створок 1173. Жесткость створок клапана 1171, отделенных друг от друга радиальными прорезями, достаточна для поддержания клапаном столба кофейных зерен 1155, находящихся в картридже 1103. Кофейные зерна 1155 прорываются через радиальные прорези между отгибаемыми створками только за счет силы давления подающего поршня 1167. Удобнее всего изготовить гибкий клапан 1171 из пластикового материала. Если подающий поршень 1167 не давит на гибкий клапан 1171 через находящиеся между ними кофейные зерна 1155, то данные зерна 1155 не смогут выйти из картриджа 1103. При этом подразумевается, что картридж 1103 соединен с устройством 1102 для размалывания и/или варки кофе с помощью вращательных приводных средств 1172. Прекращение вращения приводных средств 1172 остановит подачу кофейных зерен 1155 через гибкий клапан 1171.
В альтернативной конструкции, изображенной на фиг.16, вращательный лотковый спуск 1177 соединен с приводным валом 1172 и может вращаться вместе с ним по стрелке 1175. Внутри модифицированного картриджа 1103, который изображен на фиг.16, расположен вращательный колпачковый элемент 1179, вращающийся вместе с направляющим винтом 1163 от приводного вала 1172. Вращательный колпачковый элемент содержит выходное отверстие 1181, которое совмещено с вращательным лотковым спуском 1177. Если приводной вал 1172 остановлен в позиции, в которой лотковый спуск 1177 не совмещен с отверстием 1129 для подачи зерен, расположенным в устройстве, то выходное отверстие 1181 также не будет совмещено с внутренним лотковым спуском 1183, расположенным в картридже 1103. Таким образом, будет достигнуто дополнительное закупоривание картриджа 1103, когда зерна 1155 не поступают из него в устройство 1102. Для замены неизрасходованных картриджей 1103 необходимо всего лишь, чтобы был предотвращен выход зерен из картриджей. Однако для хранения частично израсходованных картриджей в течение длительного времени предпочтительно, конечно, исключить поступление воздуха в картридж или, по меньшей мере, ограничить контакт зерен с наружным воздухом. По этой причине дополнительный колпачковый элемент 1179 может быть весьма полезен.
На фиг.17A и 17B изображена другая модификация картриджа 1203. Картридж 1203 также содержит вращательный направляющий винт 1263, который предназначен для вращения от устройства 1202 для приготовления кофе, как и в предыдущих примерах осуществления настоящего изобретения. Вращение вращательного винта 1263 по стрелке 1265 приводит к поднятию образующего дно поршня 1267. По мере поднятия образующего дно поршня 1267 кофейные зерна 1255, расположенные на данном поршне, оказываются выше уровня внутреннего лоткового спуска 1283. Плечи 1285 вращаются вместе с направляющим винтом 1263, способствуя сгребанию кофейных зерен 1255, расположенных вблизи верхней поверхности столба зерен, к внутреннему лотковому спуску 1283. На фиг.17В видно также, что образующий дно поршень 1267 содержит выемку 1287, которая плотно охватывает внутренний лотковый спуск 1283. Если картридж 1203 имеет форму цилиндрического контейнера, как показано на фиг.17B, то выемка 1287 эффективно предотвращает взаимный поворот образующего дно. поршня 1267 и остальной части картриджа 120, при этом необходимость в других средствах предотвращения взаимного поворота отсутствует. Зерна 1255, прошедшие через лотковый спуск 1283, поступят в устройство 1202 через входное отверстие 1229, как показано на фиг.17A.
Еще одни возможные средства подачи зерен, расположенные в картридже 1303, изображены на фиг.18A-18D. Картридж 1303 предназначен для соединения с устройством 1302, при этом приводной вал 1372 устройства 1302 соединен со средствами подачи картриджа с возможностью перемещения указанных средств. Картридж 1303 содержит первое дно 1389, содержащее выход 1311 для кофейных зерен, который совмещен с отверстием 1329 для подачи зерен, расположенным в устройстве 1303. Кроме того, картридж 1303 снабжен вторым дном 1391, имеющим в общем случае форму воронки, самая нижняя область которой разомкнута для взаимодействия с задвижкой-дозатором 1393.
Задвижка-дозатор 1393 совершает возвратно-поступательные движения с помощью эксцентрика 1395, который вращается от приводного вала 1382. Это показано, в частности, на фиг.18B и 18D. Как видно из фиг.18A и 18B, задвижка-дозатор 1393 содержит камеру 1397 дозирования, которая вмещает заданное количество кофейных зерен 1355. В первой позиции, изображенной на фиг.18A и 18B, камера 1397 дозирования задвижки-дозатора 1393 сообщается с отверстием для подачи кофейных зерен 1355, которое расположено во втором дне 1391 картриджа. При повороте эксцентрика 1395 по стрелке 1399 задвижка-дозатор 1393 переместится из первой позиции (фиг.18A и 18B) во вторую позицию (фиг.18C и 18D). Во второй позиции камера 1397 дозирования совмещена с выходным отверстием 1311 и зерна могут проходить через отверстие 1329 для подачи зерен, которое расположено в устройстве 1302. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что конструкция, изображенная на фиг.18A-18D, может быть использована как для подачи зерен в устройство, так и их дозирования. Количество оборотов приводного вала 1372 в комбинации с емкостью камеры 1397 дозирования позволяет получить точное количество зерен, которое соответствует заданному числу порций напитка. Очевидно также, что когда задвижка-дозатор находится в первой или второй позиции, картридж 1303 будет перекрыт, поскольку подача зерен 1355 из картриджа 1303 при неподвижной задвижке-дозаторе 1393 невозможна.
Средства подачи зерен, изображенные на фиг.19A и 19B, также включают в себя второе дно 1491, которое дополняется наклоняемым участком 1492. Наклоняемый участок 1492 поворачивается вблизи приводного вала 1472, который выдается из устройства 1402. Верхний конец приводного вала выполнен в виде эксцентрика, и толкатель упирается в эксцентрический верхний конец приводного вала 1472 с помощью пружины 1496. Скорость вращения приводного вала 1472 может быть рассчитана так, чтобы наклонному участку 1492 сообщалось колебательное движение. Конструкции данных элементов могут быть подобраны так, чтобы при каждом наклоне наклоняемого участка 1492, т.е. при каждом повороте приводного вала в лотковый спуск 1483 пропускалось только одно кофейное зерно 1455. Разумеется, специалисту в данной области техники будет очевидно существование и других возможных конструкций. Хотя наклоняемый участок 1492 конструкции по фиг.19A и 19B подпирается в позицию, которая соответствует открытому состоянию второго дна, очевидно, что данный участок может подпираться и в позицию, которая соответствует его закрытому состоянию, чтобы кофейные зерна не могли выпасть после снятия картриджа с устройства.
На фиг.20 изображен картридж 1503 для кофейных зерен, который может взаимодействовать с камерой 1536 объемного дозирования, образующей часть устройства для приготовления кофе. Картридж 1503 изображен в позиции, в которой он используется на устройстве, и камера 1536 дозирования - единственный из изображенных компонентов устройства. Для наглядности остальная часть устройства не показана. Когда картридж 1503 установлен на устройстве, выходное отверстие 1511 картриджа совмещено с верхним открытым концом камеры 1536 дозирования, которая является частью аппарата.
Полость 1540 между выходным отверстием 1511 и боковым отверстием 1567 образует часть объема дозирования. Полость 1540 является частью колпачкового элемента 1533, который вместе с контейнером 1531 образует картридж 1503, и связывает радиально ориентированное боковое отверстие 1567 с продольно ориентированным выходным отверстием 1511, как и в примерах осуществления, иллюстрируемых фиг.2A-5E. Камера 1536 дозирования может иметь фиксированный объем или быть регулируемой по объему с помощью телескопического участка 1538, но это не обязательно. Кроме того, возможно и предпочтительно, чтобы нижний конец камеры 1536 дозирования был образован размалывающим механизмом. Данный признак, а также то, что полость 1540 образует часть объема дозирования, позволяют уменьшить суммарную высоту устройства и картриджа, которые образуют систему для приготовления напитков. В данном частном примере камера 1536 дозирования имеет конусообразную форму, которая напоминает форму перевернутой воронки. При такой форме площадь поперечного сечения канала для прохождения зерен плавно возрастает в направлении их перемещения. К примеру, площадь поперечного сечения верхнего конца (по ходу перемещения зерен) канала, соответствующего объему дозирования, может составлять 25 мм2, а нижнего конца - 400 мм2. В примере осуществления настоящего изобретения, иллюстрируемом фиг.20, объем дозирования, образованный камерой 1536 дозирования и полостью 1540, заполняется исключительно механически с помощью средств подачи, которые выполнены в виде лопастного колеса 1569. На фиг.21 изображено в несколько увеличенном виде лопастное колесо 1569 одной из подходящих форм. Во время работы колесо 1569 может заклиниваться кофейными зернами, которые застревают между боковым отверстием и радиально продолжающимися лопастями, поэтому предпочтительно, чтобы такие лопасти 1570 были выполнены из упругого материала. Можно также выполнить все колесо 1569 из податливого упругого материала. Колесо 1569 содержит полый участок ступицы, который может быть соединен с концом 1573 приводного вала устройства для приготовления кофе. Конец 1573 приводного вала может быть снабжен несколькими шпонками 1575, соединяемыми с соответствующими стандартными выступами или шпоночными пазами (на фиг.21 не показаны), которые расположены в полой ступице 1571. Для облегчения соединения лопастного колеса 1569 с концом приводного вала при установке картриджа на устройстве количество шпонок на конце 1573 приводного вала может отличаться от количества шпоночных пазов полой ступицы 1571. Как видно из фиг.21, лопасти 1570 не доходят до периферийного края лопастного колеса 1569, что может предотвратить застревание зерен между лопастями 1570 и боковым отверстием 1567 (фиг.20). Как сказано выше, лопасти могут быть выполнены и из упругого материала, причем для придания лопастям большей гибкости они могут быть не зафиксированы на основании 1577 лопастного колеса с сохранением промежутка 1579.
В практическом примере осуществления настоящего изобретения около 20% объема дозирования может являться частью полости 1540, а около 80% - камеры 1536 дозирования. Для заполнения объема дозирования обычно достаточно около пятнадцати оборотов лопастного колеса 1569. Однако для заполнения объема при более неблагоприятных условиях может потребоваться осуществить дополнительные обороты, чтобы общее количество оборотов составило, к примеру, тридцать или двадцать пять. Для заполнения объема дозирования лопастное колесо 1569 приводят во вращение с частотой 100-500 об/мин, а предпочтительно - 250-300 об/мин. После того как объем дозирования заполнен, устройство переключается с управления лопастным колесом 1569 на управление размалывающим механизмом. Когда лопастное колесо 1569 остановлено, содержимое камеры 1536 дозирования и полости 1540 плавно опорожняется, поступая в стандартный размалывающий механизм (не показан). Поскольку лопастное колесо 1569 неподвижно, зерна не могут выйти из контейнера 1531 через боковое отверстие 1567. Чтобы предотвратить выход зерен из-за вибрации устройства, которая вызвана работой размалывающего механизма, можно также снабдить лопастное колесо 1569 вертикальной створкой. Как и в примерах осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных фиг.4A-4D и 5A-5D, такая створка перекрывает боковое отверстие 1567, когда лопастное колесо 1569 остановлено в заданной позиции.
Фиг.22 иллюстрирует другой пример осуществления картриджа для кофейных зерен, который представлен в разобранном виде, как и картридж по фиг.5D. Картридж включает в себя контейнер 1631, который ограничивает внутреннее пространство для вмещения кофейных зерен. Предпочтительно, чтобы контейнер 1631 был выполнен из прозрачного материала, что позволит видеть его содержимое. Контейнер 1631 может быть частично закрыт внешним стаканом 1632, который может быть снабжен этикеткой с описанием сорта кофейных зерен, а также окном, через которое виден прозрачный участок контейнера 1631. На нижнем конце контейнера 1631 предусмотрены байонетные образующие 1683, 1685 для соединения контейнера с устройством для приготовления кофе. В открытый нижний конец контейнера 1631 вставлен колпачковый элемент 1633. Колпачковый элемент 1633 содержит ребристую воронку 1634 для направления кофейных зерен к лопастному колесу и фланец-основание 1636. Поворотный колпачковый диск 1635 может быть соединен с фланцем-основанием 1636 колпачкового элемента 1633 с возможностью поворота относительно указанного фланца. Колпачковый элемент 1633 и поворотный колпачковый диск образуют область взаимодействия картриджа с устройством для приготовления кофейных напитков. Во избежание порчи кофейных зерен из-за их контакта с наружным воздухом собранный картридж может быть герметизирован изолирующей мембраной 1681, которая крепится к периферийной области контейнера 1631. Защитная изолирующая мембрана 1681 может быть также снабжена стандартным клапаном сброса давления, позволяющим удалять за пределы картриджа газы, которые выделяются из свежеобжаренных зерен, создавая в картридже избыточное давление. Предпочтительно, чтобы такой продувочный клапан открывался при давлении от 0,1 до 0,5 бар во избежание деформации контейнера из-за его раздува. Отрывной язычок 1682 может облегчить удаление изолирующей мембраны 1681 с картриджа перед его установкой на устройстве.
Нижние компоненты картриджа, образующие упомянутую область взаимодействия, изображены в разобранном виде и более детально на фиг.23A и 23B. Оребрение воронки 1634 по фиг.23A препятствует прилипанию кофейных зерен к поверхности воронки 1634.
За счет подходящего промежутка между соседними ребрами воронки 1634 можно свести до минимума поверхность контакта зерен с воронкой. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что такое оребрение является лишь одним из многих возможных способов уменьшения контактной поверхности, при этом одинаково эффективны могут быть и обтекаемые выступы. Кроме того, воронка может иметь различные утлы раструба, при этом установлено, что эффективным является угол от 30 до 90 градусов.
Поворотный колпачковый диск 1635 содержит отверстие 1612, которое при соответствующем повороте диска может быть совмещено с выходом 1611 для зерен, расположенным в колпачковом элементе 1633 (фиг.23B). От верхней поверхности колпачкового диска отходят первый стопор 1701 и второй стопор 1703. Первый стопор 1701 и второй стопор 1703 граничат с полукруглыми прорезями 1705 и 1707 соответственно. Кроме того, от верхней поверхности поворотного колпачкового диска 1635 отходят первый выступ 1709 и второй выступ 1711 для ограничения поворота диска относительно выхода 1611 для зерен. Нижняя сторона фланца-основания 1636 колпачкового элемента 1633 снабжена первой парой замковых лапок и второй парой замковых лапок 1715. Первая пара упругих замковых лапок 1713 предназначена для взаимодействия с первым стопором 1701, когда поворотный колпачковый диск 1635 находится в закрытом положении. Второй стопор 1703 и вторая пара упругих замковых лапок 1715 также взаимодействуют между собой, когда колпачковый диск 1635 находится в закрытом положении, но являются необязательными.
На фиг.24 изображен первый стопор 1701, заскочивший за сходящиеся друг к другу упругие лапки 1713A и 1713B первой пары. Стопор 1701 оказался в позиции по фиг.24 благодаря повороту колпачкового диска 1635 относительно колпачкового элемента 1633 по стрелке 1717. Поворот диска в противоположном направлении (по стрелке 1719) эффективно предотвращен за счет упругих лапок 1713A и 1713B, заскочивших за первый стопор 1701. На фиг.24 изображен частичный разрез картриджа в закрытом состоянии, в котором он может быть снят с устройства без риска просыпания зерен. Кроме того, благодаря данному замковому соединению исключено случайное открытие картриджа из-за поворота колпачкового диска 1635.
Как видно из фиг.25, размыкающий элемент 1721, который является частью устройства для приготовления кофе, может входить в полукруглую прорезь 1707 по стрелке 1723, когда картридж установлен на устройстве. Размыкающий элемент 1721 имеет V-образный верхний контур, что позволяет разомкнуть упругие лапки 1713A и 1713B первой пары 1713. В результате первый стопор 1701 сможет пройти между разомкнутыми упругими лапками 1713A и 1713B и колпачковый диск 1635 сможет быть повернут по стрелке 1719. Поворот диска достигается за счет поворота вручную картриджа относительно устройства для стыковки байонетных элементов 1683, 1685 контейнера 1631 с противоположными друг другу байонетными образующими устройства, такими как образующие 529 и 530 по фиг.6.
Точно так же действует и второй стопор 1703 по отношению ко второй паре упругих замковых лапок 1715, причем данные элементы обеспечивают дополнительную защиту от случайного открытия картриджа, если он не присоединен к устройству.
На фиг.26 изображена несколько модифицированная нижняя часть картриджа, выполненная в виде колпачкового элемента 1833. Колпачковый элемент 1833 также включает в себя оребренную воронку 1834 и боковое отверстие 1867, ведущее в буферную полость, которая смещена относительно центральной области 1851. Нижняя часть такого типа предназначена, в частности, для использования вместе с лопастным колесом, не имеющим створок, таких как створка 175, которая соответствует примеру осуществления настоящего изобретения, иллюстрируемому фиг.2A-2D, или створка 475, которая соответствует примеру осуществления настоящего изобретения, иллюстрируемому фиг.5A-5D. Такие створки могут быть использованы только в том случае, если лопастное колесо (на фиг.26 не показано, но раскрыто в других примерах осуществления настоящего изобретения) всегда останавливается в заданной позиции. Колпачковый элемент 1833, который соответствует примеру осуществления, проиллюстрированному фиг.26, предназначен, в частности, для использования вместе с лопастными колесами, которые могут быть остановлены в любой позиции. Во избежание выхода зерен при остановленном лопастном колесе боковое отверстие 1867 снабжено нависающим выступом 1868, который вместе с лопастями лопастного колеса эффективно препятствует выходу зерен, даже если устройство вибрирует.
Предполагается, что принцип действия и конструкция настоящего изобретения будут очевидны из вышеприведенного описания. Настоящее изобретение не ограничено вышеприведенными примерами его осуществления и допускает модификации в рамках кругозора специалистов в данной области техники, при этом предполагается, что все модификации включены в объем прилагаемой формулы. Точно так же предполагается, что все кинематические инверсии по существу раскрыты и включены в объем настоящего изобретения. Понятие «включает в себя», используемое в настоящем описании или прилагаемой формуле изобретения, следует интерпретировать не как исключающее или исчерпывающее, а как допускающее дополнения. Такие выражения как «средства для…» следует понимать как «компонент, предназначенный для…» или «элемент, сконструированный для…», при этом подразумевается, что они включают в себя эквиваленты раскрытых конструкций. Использование таких выражений как «крайне важно», «предпочтительно», «особенно предпочтительно» и т.д. не направлено на ограничение изобретения. Признаки, которые описаны или заявлены неконкретно или неявно, могут быть дополнительно включены в конструкцию по настоящему изобретению без выхода за рамки его объема.
Изобретение относится к системе для приготовления кофейных напитков. К системе для приготовления кофейных напитков может быть присоединен картридж для вмещения и подачи множества порций кофейных зерен. Данный картридж включает в себя контейнер, имеющий внешнюю стенку, которая ограничивает внутреннее пространство, и отверстие, расположенное на одном конце контейнера. На данный конец насажен неподвижный, предпочтительно - несъемный колпачковый элемент, который по существу закрывает указанное отверстие. Выходной канал в колпачковом элементе ограничивает выход для кофейных зерен, через который кофейные зерна выходят из внутреннего пространства. Картридж включает в себя средства соединения картриджа с системой для приготовления кофейных напитков. Также в системе предусмотрено устройство дозирования и один размалывающий механизм. Устройство дозирования может включать в себя мерную камеру для вмещения порции кофейных зерен, заполненный полностью объем которой соответствует одной порции приготовляемого кофейного напитка. В связи с этим, качество конечного продукта остается высоким, поскольку воздействию с жидкостью подвергается строго вымеренный объем молотых зерен, позволяя тем самым избежать нестыковку пропорций компонентов напитка. 49 з.п. ф-лы, 46 ил.
1. Система для приготовления кофейных напитков, включающая в себя картридж для кофейных зерен, содержащий контейнер, имеющий внешнюю стенку, ограничивающую внутреннее пространство для, по меньшей мере, одной порции кофейных зерен, и, по меньшей мере, одно выходное отверстие, образующее выход для кофейных зерен;
средства подачи зерен, приводимые в действие извне картриджа от вращательного привода, для подачи кофейных зерен к выходному отверстию картриджа; и
средства соединения, предназначенные для соединения средств подачи зерен с вращательными приводными средствами аппарата для приготовления кофе, при этом картридж выполнен с возможностью открытия выходного отверстия,
отличающаяся тем, что картридж для кофейных зерен соединен с аппаратом для приготовления кофе и является съемным, при этом аппарат для приготовления кофе содержит приводные средства, соединенные со средствами соединения картриджа для кофейных зерен с возможностью передачи вращения указанным средствам соединения, когда картридж соединен с аппаратом, что позволяет приводить в движение средства для подачи зерен, и, следовательно, подавать кофейные зерна из картриджа через его выходное отверстие в аппарат для приготовления кофе, причем аппарат для приготовления кофе содержит и блок управления, который управляет приводными средствами, а дозированное количество кофейных зерен, соответствующее одной порции, определено полным заполнением фиксированного или регулируемого объема камеры дозирования.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит устройство дозирования кофейных зерен, поступающих из картриджа в аппарат для приготовления кофе.
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что картридж содержит неподвижный, колпачковый элемент, закрепленный, по меньшей мере, к одному концу внешней стенки, и выходное отверстие, при этом колпачковый элемент включает в себя относительно подвижные средства закупоривания для открытия и перекрытия выходного отверстия, так, что в закрытом состоянии картриджа из него исключен выход кофейных зерен, картридж содержит средства соединения его с аппаратом для приготовления кофе, а устройство дозирования включает в себя или средства подачи зерен и/или относительно подвижные средства закупоривания.
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что средства управления содержат средства хронометража, при этом блок управления предназначен для активации приводных средств в течение заданного промежутка времени для подачи заданного количества кофейных зерен из картриджа в аппарат для приготовления кофе, причем предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало количеству порций приготовляемого напитка.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена первым датчиком для измерения количества кофейных зерен, подаваемых из картриджа в аппарат для приготовления кофе.
6. Система по п. 4, отличающаяся тем, что снабжена первым датчиком для измерения количества кофейных зерен, подаваемых из картриджа в аппарат для приготовления кофе, при этом первый датчик соединен с блоком управления, который предназначен для управления остановом приводных средств после того, как первый датчик зарегистрировал заданное количество кофейных зерен, поданных из картриджа в аппарат для приготовления кофе, при этом предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало количеству порций приготовляемого напитка, и/или предназначен для управления перекрытием выходного отверстия относительно подвижными средствами закупоривания картриджа после того, как первый датчик зарегистрировал заданное количество кофейных зерен, поданных из картриджа в аппарат для приготовления кофе, при этом предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало количеству порций приготовляемого напитка, при этом картридж содержит выходной канал, который расположен в колпачковом элементе и ограничивает выходное отверстие, для подачи кофейных зерен из внутреннего пространства.
7. Система по п. 2, отличающаяся тем, что устройство дозирования включает в себя мерную камеру для вмещения порции кофейных зерен, которая должна по возможности соответствовать одной порции приготовляемого напитка, при этом система предназначена для подачи кофейных зерен из картриджа в мерную камеру.
8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что устройство дозирования включает в себя средства опорожнения мерной камеры.
9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что средства опорожнения включают в себя убираемое дно мерной камеры.
10. Система по п. 8, отличающаяся тем, что средства опорожнения включают в себя средства опрокидывания мерной камеры.
11. Система по п. 8, отличающаяся тем, что средства опорожнения управляются блоком управления.
12. Система по п. 7, отличающаяся тем, что снабжена первым датчиком для измерения количества кофейных зерен, подаваемых из картриджа в аппарат для приготовления кофе, при этом устройство дозирования включает в себя первое средство детектирования для регистрации количества кофейных зерен в мерной камере.
13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что предназначена для генерирования с помощью первого датчика сигнала, соответствующего количеству кофейных зерен в мерной камере.
14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что первый датчик выполнен с возможностью генерирования сигнала, соответствующего количеству кофейных зерен в мерной камере.
15. Система по п. 12, отличающаяся тем, что первый датчик генерирует сигнал или прерывание сигнала, когда зарегистрировано заданное количество кофейных зерен, которое соответствует определенному уровню зерен в мерной камере, причем предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало дозированному количеству кофейных зерен.
16. Система по п. 12, отличающаяся тем, что первый датчик соединен с блоком управления, который управляет приводными средствами и/или относительно подвижными средствами закупоривания картриджа, содержащего выходной канал, который расположен в колпачковом элементе и ограничивает выходное отверстие, для подачи кофейных зерен из внутреннего пространства и/или первым датчиком, соединенным с блоком управления, который предназначен для управления остановом приводных средств после того, как первый датчик зарегистрировал заданное количество кофейных зерен, поданных из картриджа в аппарат для приготовления кофе, при этом предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало количеству порций приготовляемого напитка, и/или предназначен для управления перекрытием выходного отверстия относительно подвижными средствами закупоривания картриджа после того, как первый датчик зарегистрировал заданное количество кофейных зерен, поданных из картриджа в аппарат для приготовления кофе, при этом предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало количеству порций приготовляемого напитка.
17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что блок управления предназначен для управления остановом приводных средств после того, как первое средство детектирования зарегистрировало заданное количество кофейных зерен в мерной камере, причем предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало дозированному количеству кофейных зерен, и/или тем, что блок дозирования предназначен для управления перекрытием выходного отверстия относительно подвижными средствами закупоривания картриджа после того, как первое средство детектирования зарегистрировало заданное количество кофейных зерен в мерной камере, причем предпочтительно, чтобы заданное количество кофейных зерен соответствовало дозированному количеству кофейных зерен.
18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что блок управления предназначен для инициирования кратковременного обратного вращения приводных средств перед деактивацией привода, что исключает застревание зерен в выходном отверстии.
19. Система по п. 1, отличающаяся тем, что аппарат для приготовления кофе содержит механизм для размалывания кофейных зерен, которые подаются из картриджа в аппарат для приготовления кофе, причем предпочтительно, чтобы размалывающий механизм управлялся блоком управления.
20. Система по п. 19, отличающаяся тем, что блок управления предназначен для запуска размалывающего механизма только после проверки того, что относительно подвижные средства закупоривания картриджа перекрыли выходной канал и/или средства подачи зерен остановились, при этом колпачковый элемент картриджа содержит относительно подвижные средства закупоривания для открытия и перекрытия выходного отверстия, при этом в закрытом состоянии картриджа исключен выход кофейных зерен из картриджа и предпочтительно, чтобы газы, выделяющиеся из кофейных зерен, не могли проникнуть наружу, причем картридж содержит и средства соединения его с аппаратом для приготовления кофе.
21. Система по п. 19, отличающаяся тем, что содержит средства детектирования частоты вращения и/или фазового угла вращательного элемента, включающего в себя вращательный элемент, такой как приводной вал, который, вращаясь, приводит в движение средства подачи зерен, при этом вращательный элемент предназначен для вращения от приводных средств аппарата для приготовления кофе, и тем, что блок управления предназначен для запуска размалывающего механизма только в том случае, если зарегистрированная частота вращения вращательного элемента совпадает с зарегистрированной частотой вращения приводных средств и/или если зарегистрированный фазовый угол вращательного элемента совпадает с зарегистрированным фазовым углом приводных средств.
22. Система по п. 1, отличающаяся тем, что аппарат для приготовления кофе содержит средства для приготовления кофе из молотого кофе, начиная с подачи частично размолотых зерен, дробленых зерен или цельных зерен и воды, при этом средства для приготовления кофе управляются блоком управления.
23. Система по п. 22, отличающаяся тем, что блок управления предназначен для запуска средств для приготовления кофе только после проверки того, что относительно подвижные средства закупоривания картриджа перекрыли выходное отверстие и/или средства подачи зерен остановились, при этом картридж содержит выходной канал, который расположен в колпачковом элементе и ограничивает выходное отверстие, для подачи кофейных зерен из внутреннего пространства.
24. Система по п. 22, отличающаяся тем, что содержит средства детектирования частоты вращения и/или фазового угла вращательного элемента, включающего в себя вращательный элемент, такой как приводной вал, который, вращаясь, приводит в движение средства подачи зерен, при этом вращательный элемент предназначен для вращения от приводных средств аппарата для приготовления кофе и приводных средств аппарата для приготовления кофе, и тем, что блок управления предназначен для запуска средств для приготовления кофе только в том случае, если зарегистрированная частота вращения вращательного элемента совпадает с зарегистрированной частотой вращения приводных средств и/или если зарегистрированный фазовый угол вращательного элемента совпадает с зарегистрированным фазовым углом приводных средств.
25. Система по п. 19, отличающаяся тем, что содержит средства детектирования частоты вращения и/или фазового угла вращательного элемента, включающего в себя вращательный элемент, такой как приводной вал, который, вращаясь, приводит в движение средства подачи зерен, при этом вращательный элемент предназначен для вращения от приводных средств аппарата для приготовления кофе, и тем, что блок управления предназначен для запуска размалывающего механизма и средств для приготовления кофе только в том случае, если зарегистрированная частота вращения вращательного элемента совпадает с зарегистрированной частотой вращения приводных средств и/или если зарегистрированный фазовый угол вращательного элемента совпадает с зарегистрированным фазовым углом приводных средств.
26. Система по п. 19, отличающаяся тем, что размалывающий механизм предназначен для вмещения дозированного количества кофейных зерен, поступающих от устройства дозирования.
27. Система по п. 19, отличающаяся тем, что размалывающий механизм опорожняется автоматически под контролем блока управления.
28. Система по п. 19, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью опорожнения размалывающего механизма.
29. Система по п. 13, отличающаяся тем, что первый датчик предназначен для детектирования кофейных зерен на выбранном участке мерной камеры, при этом указанная система предназначена для выбора участка мерной камеры, на котором кофейные зерна должны быть детектированы первым датчиком, то есть задания соответствующего количества кофейных зерен в мерной камере, которое должно быть зарегистрировано первым датчиком.
30. Система по п. 13, отличающаяся тем, что первый датчик включает в себя блок взвешивания для измерения количества кофейных зерен в мерной камере.
31. Система по п. 30, отличающаяся тем, что блок взвешивания предназначен для взаимодействия с блоком управления, который управляет приводными средствами.
32. Система по п. 13, отличающаяся тем, что первый датчик включает в себя блок подсчета зерен, поступающих в мерную камеру.
33. Система по п. 32, отличающаяся тем, что блок подсчета зерен предназначен для взаимодействия с блоком управления, который управляет приводными средствами.
34. Система по п. 13, отличающаяся тем, что первый датчик включает в себя блок регистрации объема для измерения объема, занимаемого кофейными зернами в мерной камере.
35. Система по п. 34, отличающаяся тем, что блок регистрации объема предназначен для взаимодействия с блоком управления, который управляет приводными средствами.
36. Система по п. 19, отличающаяся тем, что аппарат для приготовления кофе содержит вход для кофейных зерен, через который зерна поступают из картриджа для кофейных зерен в размалывающий механизм, и тем, что система содержит средства соединения картриджа с системой для приготовления кофейных напитков с возможностью отсоединения указанного картриджа от системы.
37. Система по п. 19, отличающаяся тем, что аппарат для приготовления кофе предназначен для приготовления кофейных напитков методом экстракции путем подачи воды к размолотому кофе, поступившему из размалывающего механизма, и тем, что система снабжена выходом для разливания кофейных напитков.
38. Система по п. 1, отличающаяся тем, что включает в себя второй датчик для определения наличия картриджа.
39. Система по п. 38, отличающаяся тем, что аппарат для приготовления кофе включает в себя второй датчик, который предназначен для регистрации картриджа, соединяемого с аппаратом для приготовления кофе.
40. Система по п. 38, отличающаяся тем, что картридж снабжен идентификатором картриджа и тем, что блок управления предназначен для регистрации количества раз, которое использовался картридж.
41. Система по п. 40, отличающаяся тем, что второй датчик предназначен для сканирования идентификатора картриджа и регистрации количества порций кофейных зерен, поданных картриджем.
42. Система по п. 40, отличающаяся тем, что картридж снабжен штрихкодом, образующим идентификатор, при этом второй датчик предназначен для считывания штрихкода, и/или тем, что картридж снабжен электронной этикеткой, такой как идентификационная радиометка, образующая идентификатор, при этом второй датчик предназначен для считывания электронной этикетки.
43. Система по п. 5, отличающаяся тем, что блок управления предназначен для перекрытия входа для кофейных зерен, расположенного в аппарате, после того, как первый датчик зарегистрировал заданное количество кофейных зерен, поступивших из картриджа в аппарат для приготовления кофе.
44. Система по п. 43, отличающаяся тем, что для приведения в движение подвижных средств подачи зерен, связанных с выходным каналом картриджа, в ней предусмотрены приводные средства, которые расположены за пределами колпачкового элемента.
45. Система по п. 1, отличающаяся тем, что приводные средства, соединяемые со средствами соединения с возможностью передачи вращения указанным средствам, содержат упругие податливые средства отсоединения для обеспечения автоматического выравнивания и приводного соединения средств соединения и предпочтительно средств отсоединения после того, как приводные средства начали вращаться.
46. Система по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена средствами шагового перемещения, которые предназначены для перемещения подвижных средств закупоривания картриджа в позицию перекрытия выходного канала картриджа, при этом картридж содержит выходной канал, который расположен в колпачковом элементе и ограничивает выходное отверстие, для подачи кофейных зерен из внутреннего пространства.
47. Система по п. 19, отличающаяся тем, что размалывающий механизм предназначен для вмещения дозированного количества кофейных зерен, поступивших от устройства дозирования, и тем, что мощность, потребляемая размалывающим механизмом, контролируется блоком управления для проверки того, соответствует ли дозированное количество зерен одной порции напитка и/или того, соответствует ли данное количество предыдущему количеству зерен, поступивших из картриджа.
48. Система по п. 47, отличающаяся тем, что блок управления предназначен для выбора между следующими возможными вариантами - неиспользованием последней неполной порции зерен, поступивших из картриджа, или подачей воды в количестве, соответствующем последней неполной порции.
49. Система по п. 1, отличающаяся тем, что одна часть объема дозирования образована полостью в картридже для кофейных зерен, а другая часть объема дозирования образована в камере дозирования, расположенной в устройстве для приготовления кофе.
50. Система по п. 1 или 49, отличающаяся тем, что около 20% объема дозирования образовано полостью в картридже для кофейных зерен, а около 80% - внутренним пространством камеры дозирования, расположенной в устройстве для приготовления кофе.
| Устройство для стопорения резьбовогоэлЕМЕНТА | 1979 |
|
SU804894A1 |
| Способ приготовления мыла | 1923 |
|
SU2004A1 |
| Загрузочное устройство конвейера | 1974 |
|
SU543591A1 |
| Коммутатор | 1991 |
|
SU1826137A1 |
| US 6067864 A, 30.05.2000 | |||
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
| СИСТЕМА ДЛЯ РАЗЛИВА КРЕПКОГО И РАЗБАВЛЕННОГО КОФЕЙНЫХ НАПИТКОВ | 2005 |
|
RU2361497C2 |
