ОБРАТНЫЙ КЛАПАН, ИНЖЕКЦИОННЫЙ УЗЕЛ И МАШИНА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ Российский патент 2017 года по МПК B65D47/36 

Область техники

Изобретение относится к обратному клапану, инжекционному узлу, содержащему обратный клапан и прокалывающую иглу, а также к машине для приготовления напитков, в которую интегрирован указанный инжекционный узел. В частности, изобретение относится к созданию обратного клапана, обеспечивающего безопасность процесса приготовления напитков и имеющего компактную конструкцию.

Предшествующий уровень техники

Широко известны машины для приготовления и раздачи напитков, которые содержат инжекционный узел для впрыскивания горячей текучей среды в капсулу, вмещающую ингредиент для заваривания напитка. Кроме того, указанные машины для приготовления напитков обычно содержат резервуар для хранения текучей среды, нагреватель для нагрева текучей среды, подаваемой из резервуара, воздушный сепаратор для удаления воздуха из нагретой текучей среды и инжекционный узел для прокалывания капсулы и впрыскивания текучей среды в капсулу. В большинстве случаев обратный клапан расположен между воздушным сепаратором и прокалывающей иглой. Обратный клапан открывается, когда текучая среда создает давление выше по ходу клапана, в противном случае закрывается, предотвращая поступление в машину обратного потока.

В патентном документе WO 2009/135899 A1 раскрыто устройство для приготовления напитков в соответствии с описанным выше уровнем техники. Указанное устройство для приготовления напитков содержит средства для удержания капсулы, средства для нагрева и подачи текучей среды, а также средства для впрыскивания нагретой текучей среды в капсулу. Машина содержит, в частности, обратный клапан, который установлен между воздушным сепаратором и трубкой для подачи текучей среды к инжекционному элементу.

На фиг. 1 показан обратный клапан согласно известному уровню техники, который раскрыт в патентном документе WO 2009/135899 A1. Обратный клапан имеет входное отверстие 1a для воды и выходное отверстие 2a для воды. Указанный обратный клапан имеет конструктивный недостаток, состоящий в том, что между двумя процессами приготовления напитков создается достаточно большой мертвый объем 3a с остатками горячей текучей среды между обратным клапаном и прокалывающей иглой. Как показано на фиг. 1, мертвый объем 3a возникает, в частности, в полостях обратного клапана и в трубке для подачи текучей среды ниже по ходу обратного клапана.

Любой мертвый объем с остатками текучей среды в машине для приготовления напитков создает угрозу безопасности проведения процесса приготовления, а также угрозу здоровью потребителя. В мертвом объеме могут развиваться бактерии, которые зародились, например, в самом мертвом объеме и/или мигрировали из использованной капсулы до ее извлечения или удаления из машины для приготовления напитков.

В патентном документе EP 2395269 A1 раскрыта конструкция обратного клапана с уменьшенным мертвым объемом. Указанный обратный клапан 1 содержит основной корпус 2b и элемент 3b закупоривания, установленный внутри корпуса 2b (см. фиг. 2a). Элемент 3b закупоривания подвергается действию упругого нагружающего устройства 4b, расположенного в полости корпуса 2b. Элемент 3b закупоривания является подвижным. Обратный клапан, кроме того, содержит канал 9b, по которому может подаваться текучая среда под давлением. При открытом положении элемента 3b закупоривания поток текучей среды обтекает головную часть элемента 3b закупоривания, а при закрытом положении элемента 3b закупоривания головная часть элемента закупоривания сцепляется с седлом 19b, в результате чего, головная часть элемента закупоривания прерывает поток текучей среды. Причем канал 9b имеет отводной канал 32b, соединяющийся с камерой 30b. Отводной канал 32b выполнен для того, чтобы текучая среда, находящаяся в канале 9b, могла оказывать давление на первую поверхность 26b элемента 3b закупоривания, перемещая указанный элемент 3b закупоривания в открытое положение, когда давление текучей среды превышает заданное пороговое значение.

На фиг. 2b показан вариант установки в машине для приготовления напитков описанного выше обратного клапана вместе с воздушным сепаратором. Однако и в этом случае существует недостаток, состоящий в том, что все-таки имеется достаточно большой мертвый объем ниже по ходу обратного клапана, к тому же, обратный клапан имеет большие размеры и занимает много места в машине.

Исходя из вышеизложенного, задачей изобретения является преодоление недостатков известного уровня техники. В частности, задачей изобретения является создание обратного клапана, инжекционного узла и машины для приготовления напитков, обеспечивающих уменьшение мертвого объема для снижения риска развития бактерий, а также имеющих компактную конструкцию.

Раскрытие изобретения

Основные задачи решаются изобретением согласно независимым пунктам формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения определены дополнительные преимущества изобретения.

Изобретение направлено, в частности, на создание обратного клапана включающего в себя:

- корпус, ограничивающий цилиндрическую камеру, имеющую верхнюю стенку с центральным отверстием и нижнюю стенку, имеющую заплечик вокруг проходного отверстия, при этом конец указанного проходного отверстия содержит центральное отверстие и образует седло обратного клапана,

- элемент закупоривания, установленный в камере корпуса, содержащий трубку с каналом, проходящую через центральное отверстие в верхней стенке камеры корпуса, и окружающий трубку цилиндрический уплотняющий элемент, который делит камеру корпуса на верхнюю полость и нижнюю полость, герметизируя указанные полости относительно друг друга; причем нижняя поверхность цилиндрического уплотняющего элемента, обращенная к нижней полости, имеет заплечик вокруг выступающей части, выполненной с возможностью установки внутрь проходного отверстия в нижней стенке камеры корпуса, действуя как элемент обратного клапана; канал внутри трубки элемента закупоривания проходит через элемент закупоривания и выходит в нижнюю полость камеры корпуса, и

- упругий элемент, размещенный в верхней полости корпуса, для прижатия выступающей части элемента закупоривания вплотную к седлу клапана.

Обратный клапан может быть интегрирован в машину для приготовления напитков, подобно обратному клапану, раскрытому в патентном документе WO 2009/135899 A1. Обратный клапан согласно изобретению, сравнительно с обратными клапанами известного уровня техники, имеет более компактную конструкцию. Компактность конструкции обратного клапана согласно изобретению обусловлена особым расположением в корпусе элемента закупоривания, имеющего входное отверстие для текучей среды и выходное отверстие для текучей среды, а также упругого элемента. Обратный клапан может быть, в частности, выполнен так, что выходное и входное отверстия клапана выровнены относительно друг друга и в направлении перемещения элемента закупоривания для обеспечения максимальной компактности.

Обратный клапан согласно изобретению только открывается и позволяет проходить текучей среде, когда поток текучей среды направлен от входного отверстия клапана к выходному отверстию клапана. При противоположном направлении потока текучей среды обратный клапан не открывается, поскольку давление потока текучей среды на клапанный элемент не превышает заданного порогового значения. Сила, создаваемая упругим элементом для смещения элемента закупоривания в закрытое положение, является слишком большой и не может быть преодолена обычным давлением, которое оказывает на элемент закупоривания текучая среда на выходном отверстии клапана.

Входное отверстие клапана взаимосвязано с элементом закупоривания таким образом, что оно также перемещается вместе с подвижным элементом закупоривания. Посредством выравнивания элемента закупоривания, в частности, выравнивания направления свободного перемещения элемента закупоривания с ориентацией выходного отверстия клапана и входного отверстия клапана, можно создать весьма компактную конструкцию обратного клапана.

В верхней полости камеры корпуса, предпочтительно, установлен упругий элемент. Упругий элемент не вступает в контакт с текучей средой, благодаря чему, имеет большой срок службы. Кроме того, специальное расположение упругого элемента в корпусе обратного клапана способствует созданию компактной конструкции обратного клапана.

Предпочтительно, упругий элемент представляет собой спиральную пружину, причем указанная спиральная пружина намотана вокруг трубки элемента закупоривания, проходящей через верхнюю полость. Посредством того, что пружина обвивает входное отверстие для текучей среды, проходящее от второй поверхности через корпус, обеспечивается очень компактная конструкция обратного клапана.

Предпочтительно, элемент закупоривания содержит выступающую часть, выступающую от первой поверхности по направлению к первому выходному отверстию для текучей среды, причем второе выходное отверстие элемента закупоривания для текучей среды расположено на боковой поверхности выступающей части.

Предпочтительно, канал внутри трубки элемента закупоривания выходит на боковую поверхность выступающей части элемента закупоривания. Следовательно, выходное отверстие клапана взаимосвязано с указанной частью элемента закупоривания, обеспечивающей прерывание потока текучей среды, направленного ко второму выходному отверстию для текучей среды. Таким образом, достигается компактность конструкции обратного клапана. Конец выступающей части, предпочтительно, является деформируемым и способен принимать форму, соответствующую форме выходного отверстия клапана для прерывания потока текучей среды.

Предпочтительно, нижняя часть и верхняя часть корпуса являются отдельными частями, которые соединены между собой посредством сцепляющихся средств. Таким образом, обратный клапан может быть легко установлен или отсоединен для замены или очистки.

Предпочтительно, первый конец упругого элемента соединен с верхней частью корпуса, а его второй конец соединен со второй поверхностью элемента закупоривания. Указанное соединение обеспечивается, например, посредством разъемного приспособления типа защелки, позволяющего легко устанавливать или удалять упругий элемент для очистки или регулировки.

Предпочтительно, центральное отверстие проходного отверстия в нижней стенке камеры корпуса приспособлено для прикрепления инжекционной иглы машины для приготовления напитков. Таким образом, достигается компактность конструкции инжекционного узла, включающего инжекционную иглу и обратный клапан. Кроме того, поскольку инжекционная игла прикреплена непосредственно к выходному отверстию клапана, мертвый объем, образующийся ниже по ходу инжекционного узла, ограничен внутренним объемом прокалывающей иглы и, таким образом, может быть существенно уменьшен. В конструкции обратного клапана согласно изобретению отсутствуют какие-либо другие полости ниже по ходу инжекционного узла, в которых после приготовления напитка может образоваться мертвый объем.

Предпочтительно, трубка элемента закупоривания приспособлена для прикрепления гибкого шланга машины для приготовления напитков. Таким образом, облегчается установка обратного клапана в машинах разного типа для приготовления напитков, например, в машине, описанной в патентном документе WO 2009/135899 A1. При перемещении элемента закупоривания обратного клапана будет перемещаться и гибкий шланг.

Кроме того, изобретение направлено на создание инжекционного узла, содержащего обратный клапан согласно вышеприведенному описанию, прокалывающую иглу, способную проникать в капсулу, содержащую ингредиенты напитка, и впрыскивать текучую среду внутрь капсулы, причем прокалывающая игла прикреплена к первому выходному отверстию для текучей среды.

Требуются лишь незначительные изменения указанного инжекционного узла, чтобы обеспечить его совместимость с машиной, раскрытой в патентном документе WO 2009/135899 A1. В инжекционном узле согласно изобретению имеется очень небольшой мертвый объем с остатками текучей среды после приготовления напитка, который ограничен, в частности, внутренним объемом прокалывающей иглы. Кроме того, инжекционный узел имеет весьма компактную конструкцию и требует мало места в машине для приготовления напитков. Следовательно, можно уменьшить размеры машины для приготовления напитков.

Кроме того, изобретение направлено на создание машины для приготовления напитков, содержащей: резервуар для хранения текучей среды; нагреватель для нагрева текучей среды, поступающей из резервуара для текучей среды, соединенный с обратным клапаном, принимающим от нагревателя нагретую текучую среду; инжекционный узел согласно вышеприведенному описанию; и раздаточную камеру для размещения и удерживания капсулы с ингредиентами напитка и для раздачи в виде напитка текучей среды, введенной в капсулу посредством инжекционного узла.

При работе машины для приготовления напитков согласно изобретению снижается опасность миграции бактерий или их развития в мертвом объеме с остатками текучей среды ниже по ходу обратного клапана, благодаря тому, что существенно уменьшен мертвый объем. Кроме того, машина для приготовления напитков согласно изобретению может иметь небольшие размеры, поскольку для размещения обратного клапана согласно изобретению требуется меньше места. Предлагаемая согласно изобретению машина для приготовления напитков может быть выполнена подобно машине, раскрытой в патентном документе WO 2009/135899 A1, но с модернизацией, по меньшей мере, инжекционного узла в соответствии с изобретением.

Предпочтительно, машина для приготовления напитков согласно изобретению дополнительно содержит воздушный сепаратор для удаления воздуха из нагретой в нагревателе текучей среды, при этом обратный клапан соединен с воздушным сепаратором для получения от него, по существу, безвоздушной текучей среды.

Поскольку текучая среда, используемая для заваривания напитка, не содержит воздуха, указанная машина для приготовления напитков обеспечивает получение высококачественного продукта.

Термины, «верхний», «нижний», «осевой», «боковой» используются для определения относительного расположения признаков изобретения. Следует отметить, что указанные термины относятся к направлению введения текучей среды в клапан. Таким образом, термин «верхний» относится к части клапана, которая является верхней по ходу потока текучей среды, проходящей через клапан, а термин «нижний» относится к части клапана, которая является нижней по ходу потока текучей среды, проходящей через клапан. Аналогично термин «осевой» относится к центральному направлению потока текучей среды между входным отверстием клапана и выходным отверстием клапана, как показано посредством оси XX' на фиг. 3, и термин «боковой» относится к элементам, ориентированным перпендикулярно указанной оси.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет более подробно описано со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 показан обратный клапан согласно первому варианту конструкции в соответствии с предшествующим уровнем техники;

на фиг. 2a - обратный клапан согласно второму варианту конструкции в соответствии с предшествующим уровнем техники;

на фиг. 2b - указанный обратный клапан, соединенный с воздушным сепаратором, в машине для приготовления напитков в соответствии с предшествующим уровнем техники;

на фиг. 3 - инжекционный узел в соответствии с изобретением, состоящий из обратного клапана согласно изобретению и инжекционной иглы;

на фиг. 4 - инжекционный узел в соответствии с изобретением, состоящий из обратного клапана и инжекционной иглы и установленный в раздаточной камере машины для приготовления напитков;

на фиг. 5a и 5b - части инжекционного узла в соответствии с изобретением; в частности, на фиг. 5a показаны нижняя часть корпуса и инжекционная игла, а на фиг. 5b - нижняя часть и верхняя часть корпуса;

на фиг. 6a и 6b - части обратного клапана в соответствии с изобретением; в частности, на фиг. 6а показаны нижняя часть корпуса и элемент закупоривания, а на фиг. 6b - элемент закупоривания и упругий элемент;

на фиг. 7 - блок-схема машины для приготовления напитков, в которую интегрирован инжекционный узел в соответствии с изобретением.

Варианты осуществления изобретения

На фиг. 3 показан инжекционный узел 60 согласно изобретению, содержащий обратный клапан 10 согласно изобретению и прокалывающую иглу 50, прикрепленную непосредственно к обратному клапану 10. Прокалывающая игла 50 приспособлена для проникания в капсулу или картридж, либо в любой подобный им контейнер, содержащий ингредиенты напитка и удерживающийся в машине для приготовления напитков. Кроме того, прокалывающая игла 50 приспособлена для впрыскивания в капсулу текучей среды, которая поступает непосредственно из выходного отверстия обратного клапана 10. В инжекционном узле 60 согласно изобретению прокалывающая игла 50 может быть прикреплена непосредственно к выходному отверстию 21 обратного клапана 10 для уменьшения мертвого объема и уменьшения размеров инжекционного узла 60.

Обратный клапан 10 содержит:

- корпус 20, показанный пунктирными линиями,

- элемент 30 закупоривания, расположенный, по меньшей мере, частично в корпусе 20, и

- упругий элемент 40, расположенный в корпусе 20.

Корпус 20 ограничивает цилиндрическую камеру, имеющую верхнюю стенку 201 и нижнюю стенку 202. Верхняя стенка 201 содержит центральное отверстие 22. Нижняя стенка 202 содержит заплечик 202a вокруг проходного отверстия 202b. Конец указанного проходного отверстия 202b содержит центральное отверстие 202c, направленное к наружной стороне камеры и образующее седло клапана. Центральное отверстие 202c сообщается с выходным отверстием 21 клапана.

Как показано на фиг. 5, корпус 20, предпочтительно, разделен на верхнюю часть 20b и нижнюю часть 20a. Верхняя часть 20b может быть соединена с нижней частью 20a, предпочтительно, посредством сцепляющихся средств. В качестве примера, сцепляющиеся средства могут представлять собой выступы 36, выполненные на верхней части 20b корпуса 20, и соответствующие отверстия 26, выполненные в нижней части 20a корпуса 20. Таким образом, верхняя часть 20a корпуса может быть защелкнута на нижней части 20. Однако изобретение не ограничено сцепляющимися средствами указанного типа. Корпус 20 обратного клапана 10 изготавливают, предпочтительно, из пластмассы или из металла. В любом случае материал корпуса 20 должен быть, по меньшей мере, непроницаемым для текучей среды, которая используется для заваривания напитка.

Корпус 20 имеет симметричную форму относительно оси XX', по которой центральное отверстие 22, проходное отверстие 202b и отверстие 202c центрированы.

Корпус 20 имеет внутреннее пространство для размещения элемента 30 закупоривания. Элемент закупоривания содержит трубку 31 с каналом 32. Входное отверстие этого канала согласовано с входным отверстием для текучей среды обратного клапана. Указанная трубка 31 проходит через центральное отверстие 22 в верхней стенке камеры корпуса. Элемент закупоривания содержит цилиндрический уплотняющий элемент 38, окружающий трубку 31. Этот уплотняющий элемент 38 делит камеру корпуса на верхнюю полость 12 и нижнюю полость 11, и герметизирует указанные полости относительно друг друга. Этот уплотняющий элемент, в общем, имеет форму диска, отходящего от трубки 31 вплоть до боковых сторон камеры корпуса. Предпочтительно, указанный уплотняющий элемент содержит уплотнительное кольцо 38a для улучшения герметизации указанных двух полостей относительно друг друга. Нижняя поверхность 381 цилиндрического уплотняющего элемента, которая обращена к нижней полости 11 корпуса, образует заплечик 39 вокруг выступающей части 35. Эта выступающая часть 35 выполнена с возможностью установки внутрь проходного отверстия 202b в нижней стенке камеры корпуса, действуя как элемент обратного клапана. Нижняя полость 11 камеры клапана, предпочтительно, имеет небольшой объем, что позволяет избежать возникновения мертвого объема с текучей средой в клапане. По этой причине форма элемента закупоривания конформна и как можно точнее соответствует форме нижней стенки 202 корпуса.

Канал 32 трубки 31 элемента закупоривания проходит через элемент закупоривания и входит в нижнюю полость 11 камеры корпуса. Предпочтительно, канал 32 в трубке элемента закупоривания выходит в выходное отверстие 321 на боковой поверхности выступающей части 35 элемента закупоривания. Таким образом, текучая среда может выходить наклонно или ортогонально трубке 31 и оси XX'. Конец выступающей части 35 может быть выполнен из резины или пластмассы и образован, чтобы соответствовать или совпадать как можно точнее с внутренним профилем проходного отверстия 202b. Поскольку указанный конец выступающей части 35 вступает в контакт с горячей текучей средой, с течением времени может потребоваться замена выступающей части. Для эффективного прерывания потока текучей среды, поступающей из обратного клапана 10, указанный конец является, предпочтительно, деформируемым, чтобы быть способным согласовываться с формой отверстия 202c.

Необходимо отметить, что обратный клапан содержит упругий элемент 40, размещенный в верхней полости 12 для прижатия выступающей части 35 элемента закупоривания вплотную к седлу клапана. Упругий элемент 40 может представлять собой, например, спиральную пружину. Спиральная пружина, кроме того, предпочтительно, расположена в корпусе 20 так, что намотана вокруг трубки 31, которая, предпочтительно, проходит через верхнюю полость 12. Таким образом, может быть обеспечена компактная конструкции обратного клапана 10. Предпочтительно, усилие упругого элемента 40 задано таким, что в состоянии покоя выступающая часть 35 элемента закупоривания прижата вплотную к седлу клапана, образованному центральным отверстием 202c.

Выходное отверстие 21 для текучей среды приспособлено для непосредственного прикрепления инжекционной иглы 50. Например, инжекционная игла 50 может быть ввинчена в или привинчена к выходному отверстию 21 для текучей среды, снабженному резьбой. Альтернативно, инжекционная игла 50 может быть защелкнута на выходном отверстии 21 для текучей среды защелкивающимися соединителями или подобными сцепляющимися средствами. Таким образом, мертвый объем ниже по ходу обратного клапана 10 уменьшается до внутреннего объема инжекционной иглы 50. Инжекционную иглу 50, предпочтительно, изготавливают из пластмассы или из металла.

Конец трубки 31 приспособлен для подсоединения трубопровода для текучей среды или шланга, например, гибкого шланга, доставляющего текучую среду от нагревателя или сепаратора к входному отверстию для текучей среды. Как показано на фиг. 3, на конце трубки 31 может быть выполнено несколько выступов или ступенек, которые являются несущественным препятствием при насаживании гибкого шланга на трубку, однако создают значительное препятствие для соскальзывания гибкого шланга с трубки.

Элемент 30 закупоривания выполнен с возможностью перемещения в корпусе 20 в направлении оси XX', относительно которой центрирована инжекционная игла 50. В зависимости от давления текучей среды, доставляемой в клапан, элемент 30 закупоривания может перемещаться в открытое положение или в закрытое положение. В процессе работы машины текучая среда подается к каналу 32 в трубке 31, по которому проходит через элемент 30 закупоривания в полость 11, образованную между нижней поверхностью 381 цилиндрического уплотняющего элемента, предусмотренного в элементе закупоривания, и нижней стенкой 202 камеры корпуса. В зависимости от давления текучей среды, вводимой в нижнюю полость 11, элемент закупоривания может быть перемещен вверх, противодействуя силе, создаваемой упругим элементом 40, и, следовательно, предотвращается прижатие выступающей части 35 элемента закупоривания к седлу клапана и центральному отверстию 202c, таким образом, текучая среда через иглу 50 может подаваться в капсулу.

Элемент 30 закупоривания в закрытом положении, то есть в состоянии покоя, или при низком давлении текучей среды, максимально приближен к инжекционной игле 50, при этом выступающая часть 35 элемента закупоривания закрывает центральное отверстие 202c проходного отверстия 202b, прерывая поток текучей среды, поступающей из полости 11 через выходное отверстие 21 для текучей среды в инжекционную иглу 50. Фактически, при прекращении подачи текучей среды упругий элемент 40 смещает элемент 30 закупоривания в закрытое положение.

Элемент закупоривания принимает открытое положение, когда повышается давление текучей среды и текучая среда под давлением вводится через выходное отверстие 321 внутрь нижней полости 11. Если указанное давление текучей среды на поверхность 381 цилиндрического уплотняющего элемента, обращенную к нижней полости, равно или больше заданного порогового значения, элемент 30 закупоривания перемещается из закрытого положения, в которое он был смещен упругим элементом 40, в открытое положение, противодействуя силе, создаваемой упругим элементом. При перемещении элемента 30 закупоривания вверх выступающая часть 35 высвобождается из отверстия 202c на конце проходного отверстия 202b, которое выполняет функцию седла клапана. Таким образом, открывается путь для прохождения текучей среды от входного отверстия на конце трубки 31 к игле 50.

Когда по окончании приготовления напитка давление текучей среды на поверхность 381 цилиндрического уплотняющего элемента, обращенную к нижней полости 11, падает ниже заданного порогового значения, элемент 30 закупоривания перемещается в закрытое положение под действием упругой силы, оказываемой упругим элементом 40 на верхнюю поверхность 34 уплотняющего элемента 38 элемента закупоривания.

Если поток текучей среды имеет противоположное направление, например, в результате обратного давления в инжекционной игле 50 или капсуле, то есть указанный поток направлен к выходному отверстию 21, головная часть 37 элемента 30 закупоривания будет испытывать давление, создаваемое текучей средой. Однако поверхность указанной головной части 37 является весьма небольшой, поэтому при типичном давлении текучей среды не может быть преодолена упругая сила, создаваемая упругим элементом 40. Обратный клапан 10 может быть открыт только в том случае, если подаваемая текучая среда оказывает достаточное давление на первую поверхность 381, имеющую большую площадь.

На фиг. 4 показано рабочее положение инжекционного узла 60 согласно изобретению. Конкретнее говоря, инжекционный узел 60 вставлен в раздаточную камеру 90 машины для приготовления напитков и удерживается в ней. Как показано, элемент 30 закупоривания, предпочтительно, содержит уплотняющие средства 38, предпочтительнее, кольцевое уплотнение, расположенное вокруг цилиндрического основного корпуса элемента 30 закупоривания. Уплотняющий элемент обеспечивает герметизацию нижней полости 11 и верхней полости 12 относительно друг друга, предотвращая любое перетекание текучей среды между полостями. Таким образом, текучая среда не может поступать в полость 12, в которой расположен упругий элемент 40. Также предотвращается проникновение грязи и пыли в первую полость.

Как упоминалось выше, упругий элемент 40 является, например, спиральной пружиной, изготовленной из металла. Свойства указанного упругого элемента 40 могли бы ухудшиться, если бы он вступал в постоянный контакт с текучей средой. В сухой верхней полости 12 срок службы упругого элемента. 40 продлевается. Уплотняющий элемент 38 также способен направлять перемещение элемента 30 закупоривания внутри корпуса 20. Посредством направляющего перемещения уплотняющего элемента элемент закупоривания может перемещаться только вдоль одной оси, то есть перемещаться в первом направлении и, соответственно, в противоположном ему втором направлении. Предпочтительно, направление перемещения элемента закупоривания выровнено (то есть, ориентировано вдоль одной и той же оси) относительно расположения входной трубки 31 и инжекционной иглы 50.

На фиг. 5a показаны снизу нижняя часть 20A корпуса 20 и инжекционная игла 50, которая может быть непосредственно прикреплена к выходному отверстию 21 клапана для уменьшения мертвого объема ниже по ходу обратного клапана 10, вид в перспективе.

На фиг. 5b показаны указанные две части корпуса, вид в перспективе. Показано отверстие 22 в верхней части, через которое, предпочтительно, проходит трубка 31 элемента 30 закупоривания. Также показаны сцепляющиеся средства 26, 36, обеспечивающие соединение верхней части 20b и нижней части 20b корпуса 20.

На фиг. 6a показано сверху, как уплотняющий элемент 38 элемента 30 закупоривания вставлен в нижнюю часть 20a корпуса, вид в перспективе. Элемент 30 закупоривания соответствует форме внутренней поверхности корпуса 20 и строго направляется, предпочтительно, уплотняющим элементом 38 только в заданных противоположных направлениях, предпочтительно, в первом и втором направлениях.

На фиг. 6b показан сбоку цилиндрический уплотняющий элемент 38 элемента 30 закупоривания, вид в перспективе. Цилиндрический участок содержит трубку 31, выступающую от одной поверхности 34, и выступающую часть 35, которая выступает от противоположной поверхности 33. Упругий элемент 40 представляет собой, предпочтительно, спиральную пружину, изготовленную из металла и намотанную вокруг трубки 31. Таким образом, достигается компактное расположение элементов внутри корпуса 20.

На фиг. 7 показана блок-схема машины 100 для приготовления напитков, которая содержит инжекционный узел 60 согласно изобретению, который, в свою очередь, включает в себя обратный клапан 10 согласно изобретению и инжекционную иглу 50. Машина 100 для приготовления напитков содержит по меньшей мере один резервуар 70 для хранения текучей среды, которая используется для приготовления напитка. Резервуар 70 соединен с возможностью переноса текучей среды с нагревателем 80.

Из резервуара 70 текучая среда поступает в нагреватель 80, который обеспечивает нагрев текучей среды до требуемой температуры. Температуру может регулировать пользователь, либо в машине может быть обеспечена автоматическая регулировка в зависимости от типа капсулы. Соответственно, машина может быть снабжена средствами для обнаружения и идентификации вставленной капсулы. Для регулирования температуры может быть использован температурный датчик, соединенный с блоком управления, например, с микропроцессором машины. Нагреватель 80 соединен с возможностью переноса текучей среды с обратным клапаном 10.

Воздушный сепаратор 85 может быть установлен между нагревателем 80 и обратным клапаном 10, если в этом есть необходимость. Воздушный сепаратор используют для удаления воздуха из нагретой текучей среды. Собственно говоря, воздушный сепаратор 85 отделяет воздух от текучей среды, например, как описано в патентном документе WO 2009/135899 A1. Например, воздух отделяется посредством специального клапана и отводится через воздуховыпускное отверстие. Затем текучая среда, не содержащая воздуха, подается к обратному клапану 10.

Инжекционная игла 50 прикреплена непосредственно к обратному клапану 10, который функционирует, как описано выше. При раздаче напитка инжекционную иглу 50 вводят в капсулу 110, установленную и удерживаемую в раздаточной камере 90 машины 100 для приготовления напитков. При впрыскивании текучей среды в капсулу 110 ингредиенты напитка, содержащиеся в капсуле 110, смешиваются с нагретой текучей средой для заваривания напитка. По истечении заданного промежутка времени, который может быть установлен, например, автоматически согласно типу обнаруженной капсулы, нагретая текучая среда после взаимодействия с ингредиентами напитка в капсуле раздается из машины 100 в виде готового напитка.

После завершения приготовления очередного напитка в машине для приготовления напитков согласно изобретению остается только мертвый объем, который ограничен внутренним объемом инжекционной иглы. Таким образом, миграция бактерий в мертвые объемы машины для приготовления напитков или их развитие в указанных мертвых объемах становится менее вероятной. Кроме того, поскольку инжекционная игла 50, предпочтительно, установлена с возможностью отсоединения от обратного клапана 10, можно регулярно проводить ее очистку или замену, что дополнительно снижает риск. Следовательно, машина 100 для приготовления напитков согласно изобретению является более безопасной, сравнительно с машинами для приготовления напитков известного уровня техники.

Кроме того, инжекционный узел 60 является более компактным, поскольку между обратным клапаном 10 и инжекционной иглой 50 отсутствуют трубопроводы для текучей среды. Кроме того, как описано выше, сам по себе обратный клапан 10 может быть сконструирован более компактным. Таким образом, конструкция машины для приготовления напитков может быть уменьшена.

Изобретение относится к обратному клапану, инжекционному узлу и машине для приготовления напитков, в которую интегрирован указанный инжекционный узел. Обратный клапан имеет корпус с первым выходным отверстием для текучей среды и элемент закупоривания, выполненный с возможностью перемещения внутри корпуса. Элемент закупоривания имеет входное отверстие для текучей среды и второе выходное отверстие в первой полости, причем текучая среда может оказывать давление на первую поверхность элемента закупоривания, противоположную первому выходному отверстию для текучей среды. Когда давление текучей среды преодолевает силу, создаваемую упругим элементом, элемент закупоривания перемещается в открытое положение. Элемент закупоривания, смещенный в закрытое положение, перекрывает первое выходное отверстие, препятствуя прохождению потока текучей среды из полости наружу, тогда как в открытом положении элемента закупоривания проход для текучей среды открыт. Элемент закупоривания перемещается из исходного, то есть закрытого положения, в открытое положение, когда давление текучей среды на первую поверхность равно заданному пороговому значению или превышает его. Таким образом, происходит уменьшение мертвой зоны в клапане, которое в свою очередь влияет на снижение риска появления бактерий. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Обратный клапан (10), включающий в себя

корпус (20), ограничивающий цилиндрическую камеру, имеющую верхнюю стенку (201) с центральным отверстием (22) и нижнюю стенку (202), имеющую заплечик (202а) вокруг проходного отверстия (202b), при этом конец указанного проходного отверстия содержит центральное отверстие (202c) и образует седло обратного клапана,

элемент (30) закупоривания, установленный в камере корпуса, содержащий трубку (31) с каналом (32), проходящую через центральное отверстие (22) в верхней стенке камеры корпуса, и окружающий трубку цилиндрический уплотняющий элемент (38), который делит камеру корпуса на верхнюю полость (12) и нижнюю полость (11), герметизируя указанные полости относительно друг друга; причем нижняя поверхность (381) цилиндрического уплотняющего элемента, обращенная к нижней полости, имеет заплечик (39) вокруг выступающей части (35), выполненной с возможностью установки внутрь проходного отверстия (202b) в нижней стенке камеры корпуса, действуя как элемент обратного клапана; канал (32) внутри трубки элемента закупоривания проходит через элемент закупоривания и выходит в нижнюю полость (11) камеры корпуса, и

упругий элемент (40), размещенный в верхней полости (12) корпуса, для прижатия выступающей части (35) элемента закупоривания вплотную к седлу клапана.

2. Обратный клапан (10) по п. 1, в котором упругий элемент (40) представляет собой спиральную пружину, намотанную вокруг трубки элемента закупоривания, проходящей через верхнюю полость (12).

3. Обратный клапан (10) по п. 1, в котором канал (32) внутри трубки элемента закупоривания выходит на боковую поверхность выступающей части (35) элемента закупоривания.

4. Обратный клапан (10) по п. 1, в котором нижняя часть (20а) и верхняя часть (20b) корпуса являются отдельными частями, которые соединены друг с другом посредством сцепляющихся средств (26, 36).

5. Обратный клапан (10) по п. 1, в котором центральное отверстие (21) в проходном отверстии (202b) в нижней стенке камеры корпуса приспособлено для прикрепления инжекционной иглы (50) машины (100) для приготовления напитков.

6. Обратный клапан (10) по п. 1, в котором трубка (31) элемента закупоривания приспособлена для прикрепления гибкого шланга машины (100) для приготовления напитков.

7. Инжекционный узел (60), содержащий обратный клапан (10) по любому из пп. 1-6, прокалывающую иглу (50), способную проникать в капсулу (110), содержащую ингредиенты напитка, и впрыскивать текучую среду внутрь капсулы (110), причем прокалывающая игла (50) прикреплена к центральному отверстию (21) в проходном отверстии нижней стенки камеры корпуса.

8. Машина (100) для приготовления напитков, содержащая: резервуар (70) для хранения текучей среды; инжекционный узел (60) по п. 7; нагреватель (80) для нагрева текучей среды, поступающей из резервуара (70) для текучей среды, соединенный с обратным клапаном (10), принимающим от нагревателя (80) нагретую текучую среду; и раздаточную камеру (90) для размещения и удерживания капсулы (110) с ингредиентами напитка и для раздачи в виде напитка текучей среды, введенной в капсулу (110) посредством инжекционного узла (60).

9. Машина (100) для приготовления напитков по п. 8, дополнительно содержащая воздушный сепаратор (85) для удаления воздуха из нагретой в нагревателе (80) текучей среды, при этом обратный клапан (10) соединен с воздушным сепаратором (85) для получения от него, по существу, безвоздушной текучей среды.