ВЫТАЛКИВАТЕЛЬ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ДОЗАТОРЕ СЫПУЧЕГО ПРОДУКТА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ Российский патент 2018 года по МПК A47J31/40 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к выталкивателю для использования в дозаторе для дозирования сыпучих продуктов - таких как, например, измельченный кофе, измельченный чай и какао-порошок - для приготовления напитков.

Уровень техники

Устройство, например торговый автомат или кухонный прибор, которое приспособлено для приготовления напитков, например кофе, чая и/или шоколадного молока, может обычно включать в себя дозатор, который служит для выдачи заданной дозы сыпучего продукта к участку, в котором осуществляется приготовление напитков. Дозатор может содержать бункер и выталкиватель. Сыпучий продукт, например измельченный кофе, измельченный чай или какао-порошок, может удерживаться в бункере, в нижней стороне которого может быть размещен выталкиватель. Выталкиватель может включать в себя шнековый питатель, содержащий винтовую лопасть, которая, когда ее приводят во вращение, подает некоторое количество сыпучего продукта из бункера к выходу для продукта или выпускному отверстию, из которого сыпучий продукт дозируется в узел для приготовления напитка.

Недостаток многих обычных устройств вышеописанного типа обусловлен использованием горячей воды для приготовления напитка. Горячая вода, которая может принимать вид водяного пара, может подниматься из участка, где осуществляется приготовление напитка, к выпускному отверстию выталкивателя. Там влага может поглощаться сыпучим продуктом и вызывать образование комков и ухудшение продукта, вследствие чего выталкиватель может начать работать неправильно (например, снижать точность дозирования или застревать), и приготавливаемые напитки могут становиться более низкого качества.

Краткая сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является создание выталкивателя для использования в дозаторе сыпучего продукта, который является по существу нечувствительным к функционированию во влажной среде, в частности, поскольку он предохраняет дозируемый сыпучий продукт от нежелательного контакта с водяным паром.

Другой целью настоящего изобретения является создание конструктивно простого и недорогого в изготовлении выталкивателя, который может быть приведен в действие посредством одного, обычно электрического двигателя.

С этой целью, первый аспект настоящего изобретения направлен на выталкиватель для использования в дозаторе сыпучего продукта для приготовления обычно горячих напитков. Упомянутый выталкиватель может включать в себя корпус, в котором образован вход для продукта, выход для продукта и канал с продольной осью, который может соединять вход для продукта и выход для продукта. Выталкиватель может дополнительно включать в себя шнековый питатель, содержащий винтовую лопасть, которая расположена с возможностью вращения и перемещения в упомянутом канале так, что она может аксиально перемещаться вдоль продольной оси канала между первым положением и вторым положением. Выталкиватель может также включать в себя первое уплотнительное устройство, которое приспособлено для герметичного уплотнения с возможностью высвобождения участка канала, соединяющего вход для продукта и выход для продукта, в зависимости от аксиального положения винтовой лопасти. Конфигурация выталкивателя может быть такой, что в упомянутом первом аксиальном положении винтовой лопасти, первое уплотнительное устройство способно герметично уплотнять участок канала, соединяющего вход для продукта и выход для продукта. А во втором аксиальном положении винтовой лопасти первое уплотнительное устройство не способно герметично уплотнять участок канала, соединяющего вход для продукта и выход для продукта, и вращение винтовой лопасти (в выталкивающем направлении вращения) способно обеспечить непрерывное выталкивание или выпуск сыпучего продукта, поданного к входу для продукта, из выхода для продукта.

Выталкиватель в соответствии с настоящим описанием изобретения может содержать шнековый питатель, включающий в себя вращающуюся винтовую лопасть, которая выполнена с возможностью аксиального перемещения в канале, через который дозируемый сыпучий продукт может продвигаться до тех пор, пока он не будет наконец вытолкнут из него. Способность вращаться винтовой лопасти шнекового питателя может обеспечить точное дозирование сыпучего продукта. В то же время способность аксиально перемещаться шнекового питателя может позволять ему выполнять функцию средства приведения в движение первого уплотнительного устройства, которое способно предохранять канал от попадания влаги и/или воздуха, которые могут вызывать ухудшение сыпучего продукта, соответственно, в результате образования комков и окисления. В предпочтительном варианте осуществления выталкивателя, данное первое уплотнительное устройство может представлять собой пассивное устройство, которое может быть объединено с шнековым питателем, так что оно перемещается вместе с ним. В данной последней конфигурации, уплотнительное устройство не обязано включать в себя какие-либо независимо движущиеся части, которые могут входить в контакт с влагой и/или (комкующимся) сыпучим продуктом, и которые соответственно будут подвержены износу, загрязнению, засорению, застреванию и т.п. Кроме того, выталкиватель, предпочтительно, может быть снабжен приводным механизмом, который позволяет винтовой лопасти шнекового питателя селективно вращаться и перемещаться посредством одной приводной оси, которая выполнена с возможностью приведения во вращение в противоположных направлениях R₁, R₂, например, посредством приводного электродвигателя.

Второй аспект настоящего изобретения направлен на дозатор сыпучего продукта для приготовления напитков. Упомянутый дозатор может включать в себя бункер, который приспособлен для удерживания сыпучего продукта, такого как измельченный кофе, измельченный чай или какао-порошок, и который включает в себя выпускное отверстие для продукта. Упомянутый дозатор может также включать в себя выталкиватель в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, вход для продукта которого соединен с выпускным отверстием для продукта упомянутого бункера.

Третий аспект настоящего изобретения направлен на устройство или приспособление для приготовления напитков, таких как кофе, чай или шоколад, включающее в себя дозатор в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения.

Эти и другие признаки и преимущества изобретения станут более понятными из приведенного ниже подробного описания некоторых вариантов осуществления изобретения, воспринимаемого вместе с прилагаемыми чертежами, которые предназначены для объяснения, а не для ограничения изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 схематично показывает в виде сбоку в разрезе примерный вариант осуществления дозатора сыпучего продукта для приготовления напитков, содержащего бункер и примерный вариант осуществления выталкивателя в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2 схематично показывает конструкцию выталкивателя, показанного на фиг. 1, в перспективном виде сверху (фиг. 2А) и в перспективном виде с пространственным разделением элементов (фиг. 2В); и

Фиг. 3 схематично объясняет приведение в действие выталкивателя, показанного на фиг. 1 и 2, в циклической последовательности четырех последовательных перспективных видов (фиг. 3А-D).

Подробное описание

Фиг. 1 схематично показывает, в виде сбоку в разрезе, примерный вариант осуществления дозатора 1 сыпучего продукта 30 для приготовления напитков, таких как измельченный кофе, измельченный чай или какао-порошок. Упомянутый дозатор может включать в себя бункер 10 и соединенный с ним выталкиватель 100. Бункер 10 может определять внутреннее пространство для предпочтительно герметичного хранения некоторого количества сыпучего продукта 30, и - во время работы - подавать сыпучий продукт 30 к впускному отверстию 112 для продукта выталкивателя 100 через выпускное отверстие 12 для продукта в его нижней зоне. Отверстия 12, 112 могут быть взаимно соединены, либо непосредственно (например, они могут совмещаться), либо через трубку, воронку или др. Бункер 10 сам по себе может иметь обычное исполнение.

Ниже описана конструкция и приведение в действие выталкивателя 100 в общих чертах и при необходимости со ссылкой на фиг. 1, 2 и 3.

Ссылаясь сначала на фиг. 1 и 2. Выталкиватель 100 может включать в себя корпус 110. Когда выталкиватель 100 встроен в прибор, такой как кофеварка, корпус 110 обычно может образовать ее неподвижный или стационарный элемент. В корпусе 110 может быть образовано отверстие или канал 116, имеющий продольную или центральную ось l, вход 112 для продукта, через который сыпучий продукт 30 может быть подан в канал 116, и выход 114 для продукта, через который сыпучий продукт 30 может быть вытолкнут или выпущен из канала 116. Вход 112 для продукта и выход 114 для продукта могут быть разнесены вдоль продольной оси l канала 116, т.е. предусмотрены в разных аксиальных положениях, так что шнековый питатель 120 (описанный ниже) может быть использован для продвижения точного количества сыпучего продукта 30 от входа 112 для продукта к выходу 114 для продукта через участок канала 116, который их соединяет.

Как в показанном варианте осуществления, корпус 110 может включать в себя цилиндр 111, в котором образован канал 116. Канал 116 может иметь предпочтительно круглое поперечное сечение и продолжаться между расположенным выше по потоку концом 116а и расположенным ниже по потоку концом 116b. Эти концы 116а, 116b могут, но не обязаны быть открытыми. Хотя предпочтителен цилиндрический канал 116а вследствие своей симметрии, возможны также каналы другой формы, например призматические каналы. В приборе, корпус 110, предпочтительно, может быть закреплен так, что центральная ось l канала 116 проходит в по существу горизонтальном направлении (см. фиг. 1), т.е. под наклоном в пределах ±45° относительно горизонтали. В таком случае вход 112 для продукта может быть образован посредством отверстия в стенке цилиндра 111, предпочтительно расположенного выше канала 116, для того чтобы позволять гравитации подавать сыпучий продукт в канал 116 через вход 112 для продукта. В случае если расположенный ниже по потоку конец 116b цилиндра 111 представляет собой открытый конец, данный расположенный ниже по потоку конец 116b может образовать выход 114 для продукта (см. фиг. 1 и 2). В качестве альтернативы, выход 114 для продукта может быть образован посредством отверстия в стенке цилиндра 111, предпочтительно расположенного ниже канала 116. Во всяком случае гравитация может быть использована для отрыва сыпучего продукта 30 от витков винтовой лопасти 124 шнекового питателя 120 (описанной ниже), когда эти витки соответственно выступают из расположенного ниже по потоку конца 116b канала 116 (см. фиг. 1) или продолжаются относительно выхода 144 для продукта, для того чтобы выпускать сыпучий продукт 30 из выталкивателя 100. Понятно, что в приборе выход 114 для продукта выталкивателя 100 может быть расположен выше или же в сообщении с участком 20 выпуска продукта, таким как корзина фильтра в случае кофеварки (см. фиг. 1).

Выталкиватель 100 может дополнительно включать в себя шнековый питатель 120. Шнековый питатель 120, в свою очередь, может включать в себя винтовую лопасть, спиральную лопасть или шнековую спираль 124, которая центрирована на центральной оси L вращения. Как в показанном варианте осуществления, винтовая лопасть 124 может быть закреплена на валу оси, которая совпадает с его центральной осью L вращения; в качестве альтернативы, винтовая лопасть 124 может быть «безвальной» или «бесцентровой». Винтовая лопасть 124 может быть выполнена с возможностью плотного размещения в канале 116, то есть она может быть выполнена так, что витки винтовой лопасти имеют внешний диаметр, который лишь немного меньше, например на 10% меньше, диаметра канала 116 (вписанной окружности, связанной с каналом 116).

Для терминологической ясности, отмечается, что используемый в данном описании термин «шнековый питатель» может относиться к узлу или группе деталей выталкивателя, которые участвуют в поступательных перемещениях винтовой лопасти 124, т.е. к деталям выталкивателя, которые перемещаются совместно с винтовой лопастью 124, когда она аксиально перемещается внутри канала 116. Таким образом, в соответствии с примерным вариантом осуществления выталкивателя 100, шнековый питатель 120, помимо винтовой лопасти 124 и оси 122, на которой она установлена, может включать в себя соединительный элемент 142, второе, удлиненное зубчатое колесо 140 и уплотнительные устройства 126а, 126b (см. фиг. 2В), которые все описаны ниже.

Выталкиватель 100 может также включать в себя по меньшей мере одно уплотнительное устройство 126а, которое приспособлено для герметичного уплотнения с возможностью высвобождения участка канала 116, соединяющего вход 112 для продукта и выход 114 для продукта, в зависимости от аксиального положения винтовой лопасти 124. Участок канала 116, соединяющего вход 112 для продукта и выход 114 для продукта, может считаться герметично уплотненным, если текучая среда, в частности вода и/или воздух, не может непрерывно подаваться на вход 112 для продукта и выпускаться из выхода 114 для продукта, и/или наоборот. Следовательно, участок канала 116 может быть герметично уплотнен посредством запирания входа 112 для продукта, запирания выхода 114 для продукта и/или обеспечения преграды внутри участка канала 116, продолжающегося между ними.

Приведение в движение уплотнительного устройства 126а в зависимости от аксиального положения винтовой лопасти 124 может быть осуществлено разными способами. В некоторых вариантах осуществления уплотнительное устройство 126а может не составлять часть шнекового питателя 120, а только приводиться в движение посредством него, либо непосредственно, либо через механическую связь или др. В одном варианте осуществления, например, уплотнительное устройство может включать в себя подпружиненную поворотную крышку для выхода продукта, которая подвергается смещению так, чтобы уплотнять выход 114 для продукта, и которая может быть приведена в открытое, неуплотняющее положение посредством винтовой лопасти 124, когда винтовая лопасть аксиально перемещается и надавливает на крышку, через выход 114 для продукта. Однако в предпочтительных вариантах осуществления уплотнительное устройство 126а может составлять часть винтовой лопасти 120, поскольку это может вообще обеспечить более простую конструкцию выталкивателя 100 с меньшим количеством независимо движущихся деталей и более высокой общей надежностью.

В одном таком предпочтительном варианте осуществления уплотнительное устройство 126а может быть соединено с винтовой лопастью 124. Уплотнительное устройство 126а, 126b может быть соединено, например, с самой винтовой лопастью 124, например, в ее конце, и/или, в случае если предусмотрена ось 124, установлено на оси 124. Когда, упомянутое по меньшей мере одно уплотнительное устройство установлено на оси 122, оно может быть либо прочно закреплено на нем, так что оно обязательно участвует во вращательных перемещениях оси 122, или вращательно закреплено на нем так, что необязательно участвует в таких перемещениях.

В случае если предусмотрено множество уплотнительных устройств 126, они могут быть разнесены вдоль продольной оси L винтовой лопасти 124 или вдоль оси 122. Как в показанном варианте осуществления, например, шнековый питатель 120 может включать в себя два структурно одинаковых уплотнительных устройства 126а, 126b, по одному расположенному в каждом конце винтовой лопасти 124. Как было упомянуто, первое, расположенное ниже по потоку уплотнительное устройство 126b может служить для герметичного уплотнения с возможностью высвобождения участка канала 116, соединяющего вход 112 для продукта и выход 114 для продукта, в зависимости от аксиального положения винтовой лопасти 124. Второе, расположенное выше по потоку уплотнительное устройство 126а, может служить для постоянного уплотнения расположенного выше по потоку участка канала 116, продолжающегося между первым концом 116а канала 116 и входом 112 для продукта, для того чтобы предотвратить скапливание в нем сыпучего продукта 30, которое могло бы помешать возвратно-поступательному перемещению винтовой лопасти 124.

Каждое уплотнительное устройство 126а, 126b может включать в себя обычно жесткий, непроницаемый для текучей среды элемент 128а, 128b. Элемент 128а, 128b предпочтительно может иметь форму, подобную форме канала 116, и предпочтительно выполнен так, что он может плотно размещаться в нем, т.е. только небольшим кольцевым зазором, когда его центральная ось совмещена с продольной осью l канала 116. Например, в вариантах осуществления, содержащих цилиндрический канал 116, элемент 128а, 128b может обычно быть также цилиндрическим и иметь внешний диаметр, который немного меньше, например, на 10% меньше, диаметра канала 116. Кроме того, в элементе 128а, 128b каждого уплотнительного устройства 126а, 126b, может быть образовано тангенциально продолжающееся кольцеобразное углубление 130а, 130b в его внешней поверхности, и каждое уплотнительное устройство 126а, 126b может дополнительно включать в себя гибкое уплотнительное кольцо 132а, 132b, которое выполнено с возможностью размещения в соответствующем кольцеобразном углублении 130а, 130b, так что когда уплотнительное устройство 126а, 126b размещено внутри кольцеобразно или тангенциально замкнутого участка канала 116, гибкое уплотнительное кольцо примыкает к стенке (к внутренней поверхности стенки), ограничивающей канал, и уплотнительное устройство 126а, 126b полностью герметично уплотняет канал.

Винтовая лопасть 124 может быть размещена с возможностью вращения и перемещения в канале 116, так что она выполнена с возможностью перемещения, т.е. прямолинейного перемещения, между первым положением и вторым положением.

В первом положении (см. фиг. 2А и фиг. 3А) упомянутое по меньшей мере одно уплотнительное устройство 126b может запирать выход 114 для продукта и таким образом уплотнять участок канала 116, соединяющего вход 112 для продукта и выход 114 для продукта. Таким образом, упомянутое по меньшей мере одно уплотнительное устройство 126b может, с другой стороны, препятствовать продвижению вниз по потоку сыпучего продукта 120 от входа 112 для продукта к выходу 114 для продукта посредством вращения винтовой лопасти 124, а с другой стороны, предотвращать контакт с влагой сыпучего продукта 30, находящегося в расположенной выше по потоку стороне уплотнительного устройства 126b.

Во втором положении (см. фиг. 3С) ни одно из уплотнительных устройств 126а, 126b не может герметично уплотнять участок канала 116, соединяющего вход 112 для продукта и выход 114 для продукта. Следовательно, вращение винтовой лопасти 124 может вызывать непрерывное выталкивание сыпучего продукта 30, подаваемого к входу 112 для продукта, из выхода 114 для продукта.

Выталкиватель 100 может дополнительно включать в себя приводной механизм для селективного вращения и перемещения винтовой лопасти 124. В предпочтительном варианте осуществления, таком как показанный вариант осуществления, приводной механизм может быть выполнен так, чтобы позволять такое приведение в движение винтовой лопасти 124 исключительно посредством приводной оси 160, которая выполнена с возможностью приведения во вращение в противоположных направлениях R₁, R₂, например, посредством приводного электродвигателя 170. Приводная ось 160, которая, как и приводной электродвигатель 170, может составлять часть приводного механизма, может быть установлена в корпусе 110 на подшипниках с возможностью вращения.

Приводной механизм может дополнительно включать в себя преобразователь вращательного движения в прямолинейное перемещение. Данный преобразователь вращательного движения в прямолинейное перемещение, предпочтительно, может быть выполнен так, чтобы преобразовывать вращательное движение приводной оси 160 в первом направлении R₁ в аксиальное возвратно-поступательное перемещение шнекового питателя 120 в канале 116 и не преобразовывать вращательное движение приводной оси 160 во втором направлении R₂ в аксиальное перемещение шнекового питателя 120. Специалисту в данной области техники будет понятно, что преобразователи вращательного движения в прямолинейное перемещение по существу известны в данной области техники и могут быть выполнены самыми разными способами. В качестве разрешающего и предпочтительного примера, один вариант осуществления преобразователя вращательного движения в прямолинейное перемещение описан ниже.

В данном одном варианте осуществления, преобразователь вращательного движения в прямолинейное перемещение может включать в себя червяк 162, который может быть соединен с и продолжаться коаксиально с приводной осью 160. В одном из аксиальных концов червяка 162 может быть образован обычно цилиндрический полый червячный вал или элемент 164 удлинения червяка, который приспособлен для зацепления с устройством 166 передачи вращения в одном направлении, описанным ниже.

Преобразователь вращательного движения в прямолинейное перемещение может дополнительно включать в себя устройство 166 передачи вращения в одном направлении, которое соединяет приводную ось 160 с червяком 162, так что вращение приводной оси 160 во втором направлении R₂ вызывает вращение червяка 162 с приводной осью в упомянутом втором направлении R₂ вращения, а вращение приводной оси 160 в первом направлении R₁ не вызывает вращения червяка 162 с приводной осью в упомянутом первом направлении R₁ вращения.

Устройство передачи вращения в одном направлении, например, может включать в себя проволоку 166, содержащую первый конец 166а и второй конец 166b. Между первым и вторым концами 166а, 166b проволоки 166 может быть образована спирально намотанная катушка 166с. Катушка 166с может продолжаться вокруг червячного вала 164 червяка 162, при этом один из первого и второго концов 166а, 166b проволоки 166 может быть соединен с приводной осью 160. Конфигурация может быть такой, что вращение приводной оси 160 в первом направлении R₁ вращения вызывает ослабление катушки 166с, так что катушка по существу высвобождает червячный вал 164 и не способна вызывать его вращение в первом направлении R₁ вращения, а вращение приводной оси 160 во втором направлении R₂ вращения вызывает затягивание катушки 166с, так что катушка 166с сцепляется посредством трения с червячным валом 164 червяка 162 и вызывает его вращение во втором направлении R₂ вращения.

Преобразователь вращательного движения в прямолинейное перемещение может также включать в себя червячную шестерню 180, например прямозубую цилиндрическую шестерню или косозубую цилиндрическую шестерню, которая вращательно соединена с корпусом 110 через центральную ось 182 и которая сцепляется с червяком 162. Червячная шестерня 180 может включать в себя эксцентрическую ось 184, которая приспособлена для зацепления с соединительным элементом 142, описанным ниже.

Преобразователь вращательного движения в прямолинейное перемещение может дополнительно включать в себя соединительный элемент 142. Соединительный элемент 142 может быть вращательно соединен с винтовой лопастью 124 (осью 122 винтовой лопасти 124) так, что он может перемещаться вместе с винтовой лопастью 124 и одновременно может позволять вращение винтовой лопасти 124 вокруг оси L относительно соединительного элемента 142. С этой целью, как в показанном варианте осуществления, расположенная ниже по потоку, торцевая поверхность соединительного элемента 142 может включать в себя цилиндрическую полую втулку 143, которая продолжается коаксиально с винтовой лопастью 124 и которая имеет постепенно увеличивающийся внутренний диаметр, если смотреть в направлении вверх по потоку, для того чтобы образовать внутренний кольцеобразный буртик. Ось 122 винтовой лопасти 124, в свою очередь, может включать в себя два упругих выступа 122а, которые продолжаются вверх по потоку из элемента 128b второго уплотнительного устройства 126а. Упругие выступы 122а выполнены с возможностью размещения внутри втулки 143 так, что головки упругих выступов защелкиваются на упомянутом кольцеобразном буртике. Таким образом, винтовая лопасть 124 может быть зафиксирована от отделения посредством перемещения от соединительного элемента 124, при этом позволяя его вращение относительно нее. Для соединения с червячной шестерней 180 в соединительном элементе 142 может быть дополнительно образован паз 144, в котором эксцентрическая ось 184 червячной шестерни 180 может быть размещена посредством скольжения.

Понятно, что червячная шестерня 180, эксцентрическая ось 184, паз 144 и соединительный элемент 142, которые совместно могут выполнять функцию, аналогичную функции коленчатого вала и штока, соединенного с поршнем, в двигателе сгорания, могут быть размещены так, что вращение червячной шестерни 180 (вследствие вращения червяка 162) вызывает возвратно-поступательное прямолинейное/аксиальное перемещение шнекового питателя 120 в канале 160.

Приводной механизм может также включать в себя вращательное соединение, которое приспособлено для соединения с возможностью вращения приводной оси 160 и винтовой лопасти 124, так что вращение приводной оси во втором направлении R₂ вращения вызывает вращение винтовой лопасти 124 шнекового питателя 120 в выталкивающем направлении Е₂ вращения. «Выталкивающим направлением вращения» называется направление Е₂ вращения винтовой лопасти 124 вокруг ее центральной оси L, которое при использовании вызывает перемещение сыпучего продукта 30 в направлении вниз по потоку, от входа 112 для продукта к выходу 114 для продукта.

Вращательное соединение может включать в себя первое зубчатое колесо 168, которое может быть коаксиально соединено с винтовой лопастью 124 (осью 122 винтовой лопасти 124) так, что оно вращается вместе с ней. С этой целью, как в показанном варианте осуществления, расположенная ниже по потоку, торцевая поверхность первого зубчатого колеса 168 может включать в себя множество пазов (видных на фиг. 2В), приспособленных для аксиального приема соответствующего множества криволинейных поверхностей, предусмотренных на расположенной выше по потоку торцевой поверхности элемента 128а второго уплотнительного устройства 126а (не видных на фиг. 2В), для того чтобы вращательно зафиксировать обе детали вместе. Центральное отверстие сквозь первое зубчатое колесо 168 может быть дополнительно выполнено с возможностью вращательного приема втулки 143 соединительного элемента 142. В собранном состоянии выталкивателя 100, первое зубчатое колесо 168 может быть плотно размещено между расположенной ниже по потоку торцевой поверхностью соединительного элемента 142, из которой выступает втулка 143, и расположенной выше по потоку торцевой поверхностью элемента 128а второго уплотнительного устройства 126а. Второе зубчатое колесо 140 может представлять собой удлиненное зубчатое колесо, содержащее относительно длинные зубья, которые проходят параллельно с продольной осью l канала 116 и/или продольной осью L винтовой лопасти 124. Второе зубчатое колесо 140 может быть выполнено с возможностью сцепления с первым зубчатым колесом 168, либо непосредственно, либо через дополнительные зубчатые колеса и т.п. по меньшей мере в пределах диапазона прямолинейного перемещения шнекового питателя между его первым и вторым положениями.

Таким образом, вращение приводной оси 160 в первом направлении R₁ вращения может вызывать вращение винтовой лопасти 124 в невыталкивающем направлении Е₁ вращения, а вращение приводной оси 160 во втором направлении R₂ вращения может вызывать вращение винтовой лопасти 124 в выталкивающем направлении Е₂ вращения.

Приводной механизм может также включать в себя контроллер (не показанный), который функционально может быть соединен с приводным электродвигателем 170 для управления его работой. Для того чтобы контроллер надежно отслеживал аксиальное положение винтовой лопасти 124 с течением времени, приводной механизм может дополнительно включать в себя один или несколько предпочтительно бесконтактных датчиков положения, которые функционально могут быть соединены с контроллером. В одном варианте осуществления приводной механизм может включать в себя датчик положения, выполненный с возможностью отслеживания аксиального положения шнекового питателя 120, включающий в себя два постоянных магнита и геркон. Постоянные магниты могут быть прочно соединены со шнековым питателем 120 в аксиально разнесенных положениях, а геркон может быть прочно соединен с корпусом 110 выталкивателя 100. Постоянные магниты могут быть расположены так, что в первом (аксиальном) положении винтовой лопасти 124, первый из постоянных магнитов находится в совмещении с и приводит в действие геркон, а во втором (аксиальном) положении винтовой лопасти 124, второй из постоянных магнитов находится в совмещении с и приводит в действие геркон. Таким образом, контроллер способен оценивать, кроме как посредством, например, подсчета количества оборотов приводной оси 160, регистрируемых электродвигателем 170, когда винтовая лопасть приходит в и выходит из своего первого и второго положений. Необходимо понимать, что датчик положения необязательно приспособлен для отслеживания аксиального положения шнекового питателя 120; в альтернативном варианте осуществления, например, датчик положения может быть приспособлен для отслеживания углового положения червячной шестерни 180.

Ниже довольно подробно описана конструкция выталкивателя 100 с обращением внимания на приведение его в движение, которое будет описано со ссылкой на фиг. 3А-D.

Фиг. 3А схематично показывает выталкиватель 100 в соответствии с фиг. 2, в исходном положении, в котором детали выталкивателя 100 неподвижны, поскольку приводная ось 160 не приводится в движение в одном из направлений R₁, R₂ вращения. В данном исходном положении, шнековый питатель 120 находится в своем первом аксиальном положении. Первое уплотнительное устройство 126b расположено в канале 116 и герметично уплотняет участок канала 116, который соединяет вход 112 для продукта и выход 114 для продукта. В данном первом аксиальном положении шнекового питателя 120, вращение винтовой лопасти 124 в выталкивающем направлении Е₂ вращения не может вызывать непрерывное выталкивание сыпучего продукта 30, поданного на вход 112 для продукта, из выхода 114 для продукта.

Когда такое выталкивание сыпучего продукта 30 требуется, приводная ось 160 может быть сначала приведена во вращение в первом направлении R₂ вращения, как показано на фиг. 3В. Посредством использования преобразователя вращательного движения в прямолинейное перемещение, вращение приводной оси 160 вызывает перемещение шнекового питателя 120 вниз по потоку или аксиально наружу в канале 116. Когда шнековый питатель 120 перемещается вниз по потоку, первое уплотнительное устройство 126b вытесняется из канала 116 и из выхода 114 для продукта. Удаление первого уплотнительного устройства 126b из канала 116 оставляет канал 116 неуплотненным и допускающим облегчение перемещения сыпучего продукта 30 от входа 112 для продукта к выходу 114 для продукта. При этом отмечается, что вращение приводной оси 160 в первом направлении R₂ вращения еще не вызывает реального выталкивания сыпучего продукта 30 из выхода 114 для продукта, поскольку, во время ее перемещения вниз по потоку, винтовая лопасть 124 вращается в не выталкивающем направлении Е₁ (так что она эффективно перемещает сыпучий продукт 30, находящийся между витками винтовой лопасти 124, внутрь и вверх по потоку, к входу 112 для продукта).

Как только шнековый питатель 120 достигает своего второго положения, в котором он максимально выдвигается из выхода 114 для продукта, направление вращения приводной оси 160 может быть изменено на обратное. То есть приводная ось 160 может быть приведена во вращение во втором направлении R₂ вращения, как показано на фиг. 3С. Когда приводная ось 160 приводится в движение таким образом, устройство 166 передачи вращения в одном направлении преобразователя вращательного движения в прямолинейное перемещение препятствует вращению червяка 162 и соответственно дополнительному аксиальному перемещению шнекового питателя 120. Однако вращательное соединение в то же время гарантирует, что винтовая лопасть 124 шнекового питателя 120 вращается в выталкивающем направлении Е₂ вращения. Следовательно, сыпучий продукт 30 может непрерывно подаваться в выталкиватель 100 к входу 112 для продукта, например, из бункера 10, перемещаться к выходу 114 для продукта и выталкиваться или выпускаться из него.

Когда вытолкнуто требуемое количество сыпучего продукта 30, направление вращения приводной оси 160 может быть опять изменено на обратное, как показано на фиг. 3D. Благодаря повторному введению в зацепление преобразователя вращательного движения в прямолинейное перемещение, дополнительное вращение приводной оси 160 в первом направлении R₁ вращения теперь вызывает втягивание винтовой лопасти 124 в канал 116 корпуса 110, при этом винтовая лопасть 124 вращается в не выталкивающем направлении Е₁ вращения. Вращение приводной оси 160 может быть прекращено, когда шнековый питатель 120 вновь достигает своего исходного положения, показанного на фиг. 3А.

В отношении терминологии, используемой в данном описании, можно отметить следующее. Термины «расположенный выше по потоку» и «расположенный ниже по потоку» могут быть связаны с относительным аксиальным размещением входа для продукта и выхода для продукта, и направлением, в котором сыпучий продукт должен продвигаться через канал между ними, чтобы вызывать его выталкивание. Соответственно, термин «вниз по потоку» может относиться к аксиальному направлению, указывающему от аксиального положения входа для продукта к выходу для продукта, а «вверх по потоку» может относиться к параллельному, но противоположному направлению.

Хотя выше описаны примерные варианты осуществления настоящего изобретения, частично со ссылкой на прилагаемые чертежи, необходимо понимать, что изобретение не ограничено этими вариантами осуществления. Изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть понятны и осуществлены специалистами в данной области техники при практической реализации заявленного изобретения, на основе изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В данном описании ссылка на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанная в связи с данным вариантом осуществления, включена в по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, словосочетания «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в разных местах в данном описании необязательно означает, что все они относятся к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, отмечается, что конкретные признаки, структуры или характеристики одного или нескольких вариантов осуществления могут быть объединены любым пригодным способом, чтобы образовать новые, не описанные в явном виде варианты осуществления.

Изобретение относится к выталкивателю для использования в дозаторе для дозирования сыпучих продуктов - таких как, например, измельченный кофе, измельченный чай и какао-порошок - для приготовления напитков. Выталкиватель (100) для использования в дозаторе (1) сыпучего продукта (30) для приготовления напитков содержит корпус (110), в котором образован вход (112) для продукта, выход (114) для продукта и канал (116), который соединяет вход для продукта и выход для продукта; шнековый питатель (120), включающий в себя винтовую лопасть (124), которая размещается в канале (116) с возможностью вращения и перемещения, так что она способна аксиально перемещаться вдоль продольной оси (l) между первым положением и вторым положением; и первое уплотнительное устройство (126b), которое выполнено с возможностью герметичного уплотнения с возможностью высвобождения канала (116), соединяющего вход (112) для продукта и выход (114) для продукта, в зависимости от аксиального положения винтовой лопасти (124). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Выталкиватель (100) для использования в дозаторе (1) сыпучего продукта (30) для приготовления напитков, содержащий:

- корпус (110), в котором образован вход (112) для продукта, выход (114) для продукта и канал (116), имеющий продольную ось (l), который соединяет вход продукта и выход продукта;

- шнековый питатель (120), включающий в себя винтовую лопасть (124), которая расположена с возможностью вращения и перемещения в канале (116), так что она способна аксиально перемещаться вдоль продольной оси (l) между первым положением и вторым положением; и

- первое уплотнительное устройство (126b), которое выполнено с возможностью герметичного уплотнения участка канала (116), соединяющего вход (112) для продукта и выход (114) для продукта, в зависимости от аксиального положения винтовой лопасти (124), так что

- в упомянутом первом положении винтовой лопасти (124) первое уплотнительное устройство (126b) герметично уплотняет участок канала (116), соединяющего вход (112) для продукта и выход (114) для продукта, а

- во втором положении винтовой лопасти (124) вращение винтовой лопасти (124) способно обеспечить непрерывное выталкивание сыпучего продукта (30), поданного на вход (112) для продукта, из выхода (114) для продукта.

2. Выталкиватель по п. 1, в котором первое уплотнительное устройство (126b) соединено с винтовой лопастью (124) шнекового питателя (120) так, что оно перемещается вместе с ней.

3. Выталкиватель по п. 2, в котором первое уплотнительное устройство (126b) предусмотрено в аксиальном конце винтовой лопасти (124).

4. Выталкиватель по п. 2 или 3, в котором первое уплотнительное устройство (126b) содержит:

- непроницаемый для текучей среды элемент (128b), имеющий форму поперечного сечения, аналогичную форме поперечного сечения канала (116), и выполненный с возможностью размещения внутри упомянутого канала, причем в упомянутом элементе образовано тангенциально проходящее кольцеобразное углубление (130b);

- гибкое уплотнительное кольцо (132b), которое размещается в упомянутом кольцеобразном углублении (130b),

- так что когда первое уплотнительное устройство (126b) размещается внутри тангенциально замкнутого участка канала (116), уплотнительное кольцо примыкает к корпусу (110), ограничивающему канал, и первое уплотнительное устройство герметично уплотняет канал.

5. Выталкиватель по п. 1 или 2, в котором канал (116) является по существу цилиндрическим, и при этом ось (L) вращения винтовой лопасти (124) совмещена с продольной осью (l) канала (116).

6. Выталкиватель по п. 1 или 2, в котором винтовая лопасть (124) плотно размещается внутри цилиндрического канала (116).

7. Выталкиватель по п. 1 или 2, в котором канал (116) проходит аксиально между первым концом (116а) и открытым вторым концом (116b), причем второй конец (116b) образует выход (114) для продукта.

8. Выталкиватель по п. 7, в котором вход (112) для продукта соединяется с каналом (116) между первым концом (116а) и вторым концом (116b), при этом шнековый питатель (120) дополнительно включает в себя второе уплотнительное устройство (126а), которое соединено с винтовой лопастью (124) в ее аксиальном конце так, что и в первом и во втором положениях винтовой лопасти (124) второе уплотнительное устройство (126а) уплотняет участок канала (116), проходящий между первым концом (116а) и входом (112) для продукта.

9. Выталкиватель по п. 1 или 2, дополнительно содержащий:

- приводную ось (160), выполненную с возможностью приведения во вращение посредством электродвигателя (170);

- преобразователь вращательного движения в прямолинейное перемещение, который приспособлен для преобразования вращательного движения приводной оси (160) в первом направлении (R₁) вращения в прямолинейное возвратно-поступательное перемещение винтовой лопасти (124) внутри канала (116); и

- вращательное соединение, которое приспособлено для соединения с возможностью вращения приводной оси (160) и винтовой лопасти (124) так, что вращения приводной оси во втором направлении (R₂) вращения вызывает вращение винтовой лопасти (124) в выталкивающем направлении (Е₂) вращения.

10. Выталкиватель по п. 9, в котором упомянутое вращательное соединение приспособлено для соединения с возможностью вращения приводной оси (160) и винтовой лопасти (124) так, что вращение приводной оси в первом направлении (R₁) вращения не вызывает вращения шнекового питателя (120) в упомянутом выталкивающем направлении (Е₂) вращения.

11. Выталкиватель по п. 9, в котором упомянутое вращательное соединение содержит:

- первое зубчатое колесо (168), которое закреплено на приводной оси (160) так, что оно способно передавать крутящий момент от приводной оси, когда приводная ось вращается в упомянутом втором направлении (R₂) вращения; и

- второе зубчатое колесо (140), которое соединено с винтовой лопастью (124) так, что оно способно передавать крутящий момент на винтовую лопасть, чтобы приводить во вращение винтовую лопасть в упомянутом выталкивающем направлении (Е₂) вращения, каковое второе зубчатое колесо либо непосредственно, либо посредством дополнительных зубчатых колец сцепляется с первым зубчатым колесом (168), по меньшей мере в пределах диапазона прямолинейного перемещения шнекового питателя между его первым и вторым положениями.

12. Выталкиватель по п. 9, в котором преобразователь вращательного движения в прямолинейное перемещение содержит:

- червяк (162), установленный на приводной оси (160);

- устройство (166) передачи вращения в одном направлении, которое соединяет приводную ось (160) и червяк (162) так, что вращение приводной оси во втором направлении (R₂) вращения вызывает вращение червяка с приводной осью в упомянутом втором направлении вращения;

- червячную шестерню (180), которая вращательно соединена с корпусом (110) и которая сцепляется с червяком (162); и

- соединительный элемент (142), который, с одной стороны, эксцентрически соединяется с червячной шестерней (180), а с другой стороны, соединяется с винтовой лопастью (124) так, что винтовая лопасть (124) подвергается возвратно-поступательному прямолинейному перемещению в канале (116), когда червячная шестерня (180) приводится во вращение посредством червяка (162).

13. Выталкиватель по п. 12, в котором устройство передачи вращения в одном направлении включает в себя проволоку (166), содержащую первый конец (166а) и второй конец (166b) и образующую спирально намотанную катушку (166с) между упомянутым первым и упомянутым вторым концами,

причем упомянутая катушка (166с) проходит вокруг червячного вала (164) червяка, и при этом один из упомянутых первого и второго концов соединен с приводной осью (160) так, что

вращение приводной оси (160) в первом направлении (R₁) вращения вызывает ослабление катушки (166с), так что катушка по существу высвобождает червячный вал (164) червяка и не способна вызывать его вращение в первом направлении вращения, а

вращение приводной оси (160) во втором направлении (R₂) вращения вызывает затягивание катушки (166с), так что катушка сцепляется посредством трения с червячным валом (164) червяка и вызывает его вращение во втором направлении вращения.

14. Дозатор (1) сыпучего продукта (30) для приготовления напитков, содержащий:

- бункер (10), выполненный с возможностью удерживания сыпучего продукта (30) и содержащий выпускное отверстие (12) для продукта; и

- выталкиватель (100) по любому из пп. 1-13, у которого вход (112) для продукта соединен с выпускным отверстием (12) для продукта бункера (10).

15. Устройство для приготовления напитков, включающее в себя дозатор (1) по п. 14.