СЕЛЕКТОРНЫЙ КЛАПАН И СИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ В СЕБЯ УКАЗАННЫЙ КЛАПАН Российский патент 2020 года по МПК A47J31/46 

Настоящее изобретение относится к селекторному клапану и системе, включающей в себя указанный клапан, в частности к селекторному клапану, который может входить в состав смесительного блока ингредиентов напитка или устройства для приготовления напитка, которое образует часть системы для приготовления горячих напитков.

Такая система для приготовления напитка описана в опубликованной международной заявке на патент WO 2015/102488. В таких системах для приготовления напитка используются несколько отдельных клапанов для управления распределением горячей воды для смешивания с одним или более ингредиентами напитка, а также пара или воздуха по различным путям движения потоков в системе. Такая многочисленность клапанных компонентов усложняет компоновку таких систем для приготовления напитка и затрудняет их изготовление и обслуживание.

Соответственно, задачей настоящего изобретения является разработка усовершенствованного селекторного клапана для применения в приготовлении горячих напитков. В более общем смысле задачей настоящего изобретения является, таким образом, преодоление или уменьшение по меньшей мере одного из недостатков предшествующего уровня техники. Задачей настоящего изобретения также является разработка альтернативных решений, которые являются менее громоздкими при сборке и эксплуатации и которые, кроме того, могут быть реализованы относительно недорого. В альтернативном варианте осуществления целью настоящего изобретения является по меньшей мере предоставление полезной альтернативы. В этой связи задачами настоящего изобретения являются: предотвращение обратного потока, повышение качества пенки (кремы), приготовление черного кофе (без кремы), включение обводного клапана бойлера в состав керамического селекторного клапана, исключение отдельного блока воздушного клапана, уменьшение давления водяной струи, уменьшение трения между подвижными клапанными элементами, миниатюризация клапанных компонентов, уменьшение поджимающего усилия пружины, возможность уменьшения размеров приводного двигателя клапана, возможность уменьшения размеров и шумности работы водяного насоса, обеспечение точного позиционирования и обратной связи от керамических клапанных элементов, возможно, с сигналом абсолютного позиционирования и упрощение конструкции вихревой камеры.

Для решения поставленных задач предлагается селекторный клапан в соответствии с определением в прилагаемой формуле изобретения. Как дополнительно определено в прилагаемой формуле изобретения, изобретение также обеспечивает смесительный блок ингредиентов напитка, содержащий селекторный клапан, устройство для приготовления напитка, включающее в себя селекторный клапан или смесительный блок ингредиентов напитка, и систему для приготовления напитка, включающую в себя устройство для приготовления напитка, в сочетании со сменным картриджем подачи ингредиентов напитка.

Когда необязательно керамические клапанные элементы находятся в положении «Крема», воздух прокачивается, вода прокачивается через отверстие 0,95 мм и вихревая камера открыта.

Когда необязательно керамические клапанные элементы находятся в положении «Закрыто», канал подачи воздуха закрыт, канал подачи воды закрыт и вихревая камера закрыта. Положение «Закрыто» можно использовать при очистке для наполнения вихревой камеры.

Когда необязательно керамические клапанные элементы находятся в положении «Выпуск», канал подачи воздуха закрыт, канал подачи воды закрыт и осуществляется выпуск из вихревой камеры. Положение «Выпуск» можно использовать для опорожнения раздаточных трубок в конце каждого цикла выдачи.

Когда необязательно керамические клапанные элементы находятся в положении «Обвод», канал подачи воздуха закрыт, канал подачи воды находится в сообщении по текучей среде с баком подачи воды и вихревая камера закрыта. Положение «Обвод» можно использовать как положение по умолчанию.

Когда необязательно керамические клапанные элементы находятся в положении «Черный кофе», канал подачи воздуха закрыт, вода прокачивается через большее отверстие 5 мм и вихревая камера закрыта. Положение «Черный кофе» можно использовать для получения напитков без пенки.

Механическая задержка вспомогательного элемента достигается путем создания мертвого хода со свободным угловым зазором 10° между держателем и вспомогательным элементом, что является преимуществом для разрушения накопившегося известкового слоя. Для обеспечения того, чтобы вспомогательный элемент оставался в положении кремы, для удержания вспомогательного элемента используется подпружиненный стопорный фиксатор или штифт. Стопорный штифт вталкивается вниз при помощи кулачка на держателе и позволяет вспомогательному элементу двигаться только после поворота держателя на 10° против часовой стрелки, если смотреть в направлении выпуска клапана. Затем вспомогательный элемент получает возможность вращаться под воздействием держателя и других подвижных клапанных элементов клапана и вместе с ними.

Уменьшение трения между керамическими элементами достигается путем сведения к минимуму их противостоящих площадей контакта, путем надлежащей адаптации поверхностной шероховатости элементов, путем снижения давления воды, и путем уменьшения поджимающего усилия пружины, прилагаемого к керамическим элементам. В то время как это уменьшение трения снижает потребности в электроэнергии для приводного двигателя клапана, при заданной мощности приводного двигателя также возможно увеличить избыточный запас по мощности, чтобы справиться с возможным будущим ростом потребления электроэнергии, связанным с возрастом и/или эксплуатацией. Что касается крутящего момента двигателя, обусловленного шероховатостью поверхности, то было обнаружено, что, когда шероховатость поверхности керамических элементов имеет значение 6 мкм, все керамические элементы являются воздухо- и водонепроницаемыми в отношении 420 кПа (4,2 бар) при 70°C и в отношении 450 кПа (4,5 бар) при 20 °C. Фактически предпочтительные значения давления воды от 130 до 170 кПа (от 1,3 до 1,7 бар) значительно ниже и позволяют уменьшить поджимающее давление на керамические клапанные элементы. Как следствие, при эксплуатации селекторного клапана потребляется меньше энергии. Дальнейшее уменьшение трения было достигнуто за счет уменьшения площади контакта между керамическим клапанными элементами. Последнее было достигнуто путем обеспечения приподнятых участков контакта, или углубленных участков, в по меньшей мере одной из противостоящих поверхностей смежных клапанных элементов.

Дополнительные преимущественные аспекты настоящего изобретения станут понятными из прилагаемого описания и со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на Фиг. 1 представлена принципиальная схема, показывающая компоновку системы для приготовления напитка в соответствии с изобретением;

на Фиг. 2 представлена принципиальная схема устройства для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг. 3A и 3B представлены изометрические изображения смесительного блока ингредиентов напитка с различных углов в соответствии с изобретением;

на Фиг. 4 представлен вид с пространственным разделением компонентов смесительного блока ингредиентов напитка, показанного на Фиг. 3A и 3B, если смотреть со стороны подачи воды;

на Фиг. 5 представлен вид с пространственным разделением компонентов смесительного блока ингредиентов напитка, показанного на Фиг. 3A и 3B, если смотреть со стороны подачи ингредиентов напитка;

на Фиг. 6 представлен вид с пространственным разделением компонентов, на котором показаны только компоненты селекторного клапана из Фиг. 4 и 5 в увеличенном масштабе;

на Фиг. 7A и 7B показан набор клапанных элементов с пространственным разделением компонентов, если смотреть с верхнего по потоку и нижнего по потоку концов;

на Фиг. 8A и 8B показан селекторный узел селекторного клапана с держателем и его вспомогательным элементом в каждом из их противоположных относительных концевых положений;

на Фиг. 9 представлен фрагментарный продольный разрез селекторного клапана, показанного на Фиг. 6, в собранном состоянии, с изображением механизма позиционирования селекторного узла;

на Фиг. 10A и 10B представлены поперечные разрезы селекторного клапана, проходящие частично через держатель в соответствии с линией X-X, показанной на Фиг. 9, и с изображением вспомогательного элемента в заблокированном и разблокированном положениях;

на Фиг. 11 представлен продольный разрез набора клапанных элементов в положении селекторного клапана «Крема»;

на Фиг. 12 представлен продольный разрез набора клапанных элементов в положении селекторного клапана «Закрыто»;

на Фиг. 13 представлен продольный разрез набора клапанных элементов в положении селекторного клапана «Выпуск»;

на Фиг. 14 представлен продольный разрез набора клапанных элементов в положении селекторного клапана «Обвод»; и

на Фиг. 15 представлен продольный разрез набора клапанных элементов в положении селекторного клапана «Черный кофе»;

Система 1 для приготовления напитка проиллюстрирована на Фиг. 1. Система 1 для приготовления напитка включает в себя устройство для приготовления напитка в сочетании со сменным картриджем 3 подачи ингредиентов напитка. Картридж 3 подачи ингредиентов - сменного типа, и обычно может быть такого типа, который описан в WO 2015/102488. Устройство для приготовления напитка системы 1 включает в себя нагреватель воды или бойлер 5, который обеспечивается водой посредством насоса 7 подачи воды. Насос 7 подачи воды может быть любым приемлемым насосом для текучей среды и предпочтительно является насосом такого типа, который способен генерировать давление воды от 130 до 170 кПа (от 1,3 до 1,7 бар). Расходомер 9 может быть необязательно расположен между насосом 7 подачи воды и бойлером 5. Горячая вода, подготовленная в бойлере 5, может подаваться в селекторный клапан 11. В устройстве для приготовления напитка предусмотрен воздушный насос 13 для подачи сжатого воздуха на селекторный клапан 11. Селекторный клапан 11 регулирует подачу горячей воды и/или сжатого воздуха в смесительную камеру 15, в которой создается вихревой поток струей горячей воды или струей горячей воды и воздуха для смешивания с ингредиентом напитка, который подается в смесительную камеру 15 из картриджа 3 ингредиентов. Соответствующее количество ингредиента напитка отмеряется дозирующим насосом 17, который расположен между картриджем 3 ингредиентов напитка и смесительной камерой 15. Дозирующий насос 17 может являться неотъемлемой составной частью картриджа 3 подачи ингредиентов. Селекторный клапан 11 включает в себя клапан подачи воды, схематически представленный номером позиции 19, а также селекторный узел, схематически представленный номером позиции 21. Селекторный узел 21 может быть выполнен с возможностью обеспечения доступа воздуха из воздушного насоса 13.

Как дополнительно показано на Фиг. 2, устройство для приготовления напитка может также содержать бак подачи воды или буферный резервуар 23 воды, который может находиться в сообщении по текучей среде с источником 25 водопроводной воды. Правила техники безопасности могут потребовать, чтобы бойлер 5 был дополнительно оснащен предохранительным клапаном 27 сброса давления, который, как схематично представлено на Фиг. 2, может открывать обратный канал 29 для сброса избыточного давления, соединенный с водяным баком 23. Как также схематически показано на Фиг. 2, селекторный клапан 11 может открывать обводной канал 31, который также соединен с водяным баком 23. Селекторный клапан 11 и смесительная камера 15 для удобства объединены с образованием смесительного блока 33 ингредиентов напитка. На Фиг. 2 также схематически показано, что селекторный клапан 11 совместно с клапаном 19 подачи воды и селекторным узлом 21 также включает в себя обводной клапан 35 и воздушный клапан 37, схематически представляющий функцию контролируемого приема воздуха из воздушного насоса 13. Дополнительно на Фиг. 2 схематически показано, что селекторный узел 21 позволяет выбирать между первым положением, в котором бойлер 5 горячей воды находится в сообщении по текучей среде со смесительной камерой 15 посредством относительно большого патрубка 39, и вторым положением, в котором как водяной бойлер 5, так и воздушный насос 13 находятся в сообщении со смесительной камерой 15 посредством относительно небольшого патрубка 41. Смесительная камера 15 выдает напиток, такой как готовый к употреблению кофе, из своего выходного отверстия 43 для напитка.

Со ссылкой теперь на Фиг. 3A и 3B, смесительный блок 33 ингредиентов напитка будет описан в отношении одной конкретной формы исполнения, не имеющей ограничительного характера. Смесительный блок 33 ингредиентов напитка содержит корпус 45 клапана и приводной электродвигатель 47 позиционирования клапана. Корпус 45 клапана дополнительно оснащен каналом 49 подачи воды для приема горячей воды из бойлера 5 (не показан на Фиг. 3A и 3B, но объясняется со ссылкой на Фиг. 1 и 2). Параллельно каналу 49 подачи воды корпус 45 клапана также имеет канал 51 подачи воздуха для приема воздуха из воздушного насоса 13 (показан на Фиг. 1 и 2) и канал 53 обводного выпуска воды для соединения с обводным каналом 31 (показан на Фиг. 2). Воздушный насос 13 для удобства может быть диафрагменным насосом, устроенным таким образом, чтобы обеспечивать избыточное давление от 20 до 30 кПа (от 0,2 до 0,3 бар). На противоположной стороне от каналов 49, 51 подачи воды и воздуха корпус 45 клапана также имеет смесительную камеру 15 с выходным отверстием 43 для напитка. Смесительная камера 15 дополнительно включает в себя канал 55 подачи ингредиента напитка. Канал 55 подачи ингредиента напитка выполнен с возможностью соединения с отверстием для ингредиента в картридже 3 ингредиентов напитка (Фиг. 1) таким образом, как описано в WO 2015/102488. Кроме того, с целью взаимодействия с картриджем 3 ингредиентов системы 1 для приготовления напитка смесительный блок ингредиентов напитка, как показано на Фиг. 3A и 3B, дополнительно оснащен шаговым электродвигателем 57, который приводит в действие выступающий приводной вал 59. Приводной вал 59 выполнен с возможностью соединения с приводным отверстием в картридже 3 ингредиентов (Фиг. 1) таким образом, как описано в WO 2015/102488. Смесительный блок ингредиентов напитка также включает в себя монтажные отверстия 61 для приема крепежных элементов, которые позволяют установить его на устройство для приготовления напитка.

На Фиг. 4 и 5 представлены виды с пространственным разделением компонентов смесительного блока 33 ингредиентов напитка, показанного на Фиг. 3A и 3B, с противоположных направлений. Номера позиций, использованные для описания Фиг. 3A и 3B, повторяются на Фиг. 4 и 5, но теперь описание будет сосредоточено на внутренних компонентах селекторного клапана, которые размещены в корпусе 45 клапана. Канал 49 подачи воды, канал 51 подачи воздуха и канал 53 обводного выпуска воды входят в состав коллектора 63, который вставляется в первую часть 45A корпуса клапана и при установке частично выступает наружу, как лучше всего видно на Фиг. 3B. Коллектор 63 выполнен с возможностью приема первого неподвижного наружного клапанного элемента 65. Этот первый наружный клапанный элемент 65 фиксируется в неподвижном положении и выполнен из материала, который является как тепло-, так и износостойким. В настоящем примере тепло- и износостойкий материал представляет собой керамический материал, но в другом варианте осуществления его также можно заменить металлом. Наружный клапанный элемент 65 включает в себя главное отверстие 67 для пропуска горячей воды из канала 49 подачи воды. Первый наружный клапанный элемент 65 также имеет несколько меньшие верхнее и нижнее отверстия 69, 71. Верхнее отверстие 69 через коллектор 63 соединено с каналом 51 подачи воздуха, а нижнее отверстие 71 соединено с каналом 53 обводного выпуска. Второй неподвижный наружный клапанный элемент 73 неподвижно вставляется в полость 75 второй части 45B корпуса клапана. Этот второй наружный клапанный элемент 73 имеет центральное отверстие 77 для сообщения по текучей среде со смесительной камерой 15. Опять же, второй наружный клапанный элемент 73 выполнен из тепло- и износостойкого материала, такого как предпочтительно керамический материал, но необязательно также с возможностью выполнения из металлического материала. Между первым и вторым наружными клапанными элементами 65, 73 расположены подвижный селекторный узел 21 и вспомогательный элемент 79. Подвижный селекторный узел 21 состоит из держателя 81, содержащего первый элемент 83 селекторного узла и второй элемент 85 селекторного узла. Первый и второй селекторные элементы 83, 85 удерживаются неподвижно относительно друг друга держателем 81. Держатель 81 имеет форму поворотного сектора, который удерживается с возможностью поворота первой и второй частями 45A, 45B корпуса клапана с помощью втулки 87. Таким образом, держатель 81 может поворачиваться вокруг центра 89 вращения, который совпадает с центром вращения приводного электродвигателя 47 клапана. Приводной двигатель 47 клапана для удобства может быть редукторным двигателем или шаговым двигателем. Втулка 87 соединена с приводным двигателем 47, чтобы она могла таким образом вращаться. Стопорная скоба 93 с ее центральным окном также расположена вокруг этого центра 89 вращения. Датчик 94 типа датчика Холла расположен на наружной стороне второй части 45B корпуса клапана для предоставления информации о вращательных положениях держателя 81 селекторного узла 21. Эта информация передается от датчика 94 Холла в центральный блок управления, который не показан, но является блоком управления обычного типа.

Дополнительно ссылаясь на Фиг. 6, на которой более подробно показаны типичные компоненты селекторного клапана, видно, что в держателе 81 имеется удлиненная прорезь 91, которая допускает прохождение верхней части стопорной скобы 93, как будет подробно описано ниже.

Из чертежей на Фиг. 4 и 5 также непосредственно явствует, что первая и вторая части 45A и 45B корпуса клапана могут удерживаться вместе стандартными крепежными элементами, такими как показанные на чертежах болты 95 и гайки 97. Аналогичным образом шаговый двигатель 57 с его выступающим приводным валом 59 можно прикрепить в качестве компоновочного узла ко второй части 45B корпуса посредством винтов 99.

На Фиг. 7A и 7B показан набор клапанных элементов 71, 73, 79, 83, 85, отделенных от компонентов корпуса клапана и других компонентов селекторного узла, показанных на компоновке Фиг. 6. У первого наружного клапанного элемента 65 имеется свое главное отверстие 67, которое выполняет функцию канала горячей воды для приема горячей воды из канала 49 подачи воды (показан на Фиг. 4-6). Верхнее отверстие 69 функционирует в качестве впускного воздушного канала путем приема воздуха из канала 51 подачи воздуха через коллектор 63 (см. Фиг. 4-6). Уплотнительный элемент 101, как показано на Фиг. 6, обеспечивает направление воздуха из канала 51 подачи воздуха посредством коллектора 63 к верхнему отверстию 69 первого наружного клапанного элемента 65. Аналогичным образом нижнее отверстие 71 выполняет функцию подачи горячей воды в канал 53 обводного выпуска, что дополнительно обеспечивается коллектором 63 и уплотнительным элементом 101.

Далее, на Фиг. 7A и 7B видно, что первый селекторный элемент 83 на своей контактной поверхности, обращенной к первому наружному элементу 65, имеет выемку 103 для уменьшения площади контакта между первым селекторным элементом 83 и первым наружным элементом 65. Кроме того, к первому наружному элементу 65 также обращены первое отверстие 105 для воды и уменьшенное второе отверстие 107, проходящие через первый селекторный элемент 83. На той же стороне первого селекторного элемента 83 (Фиг. 7A) также расположены отверстие 109 воздушного канала и заглубленный обводной канал 111. Отверстие 109 воздушного канала сообщается с воздушным каналом 113 на противоположной стороне первого селекторного элемента 83 (Фиг. 7B).

Нижняя по потоку сторона первого селекторного элемента 83, видная на Фиг. 7B, противостоит верхней по потоку стороне второго селекторного элемента 85, видной на Фиг. 7A. На стороне второго селекторного элемента 85, видной на Фиг. 7A, имеется впускное отверстие 115 воздушной иглы, сообщающееся с воздушным каналом 113 первого селекторного элемента 83. Меньшее первое отверстие 117 для воды второго селекторного элемента 85 сообщается с первым отверстием 105 для воды первого селекторного элемента 83, тогда как большое второе отверстие для воды в форме расточенного канала 119 второго селекторного элемента 85 сообщается со вторым отверстием 107 для воды первого селекторного элемента 83.

Как будет понятно из приведенного выше описания, первый и второй селекторные элементы 83, 85 работают как общий элемент совместно с держателем 81 (Фиг. 4-6). Исполнение в виде трех отдельных компонентов в данном примере является результатом требований к материалам и экономии производства. Тем не менее, можно было бы объединить первый и второй селекторные элементы 83, 85 в единый компонент и даже совместно с держателем 81 в виде единого компонента, когда возможности 3D-печати позволят осуществить печать подходящего материала. Однако в настоящей компоновке с использованием керамического материала для селекторных элементов 83, 85 и пластика или металла для держателя 81 действительно удобно использовать компоновку с тремя отдельными компонентами, как описано в настоящем примере.

Нижняя по потоку сторона второго селекторного узла 85, которая видна на Фиг. 7B, противостоит верхней по потоку стороне вспомогательного элемента 79, видной на Фиг. 7A. На нижней по потоку стороне второго селекторного элемента 85, которая противостоит вспомогательному элементу 79, имеется воздушная игла 121, которая выступает по центру внутри первого отверстия 123 для воды. Первое отверстие 123 для воды, которое сообщается с меньшим первым отверстием 117 для воды на верхней по потоку стороне второго селекторного элемента 85 (см. Фиг. 7A). Большее второе расточенное отверстие 119 второго селекторного элемента 85 проходит без прерывания на противоположную сторону. Как первое отверстие 117 для воды, так и расточенное отверстие 119 второго селекторного элемента 85 открываются в нижний по потоку приподнятый контактный участок 125, который противостоит верхней по потоку стороне вспомогательного элемента 79.

Верхняя по потоку сторона вспомогательного элемента 79, которая видна на Фиг. 7A, имеет по существу плоскую поверхность, из которой большой патрубок 39 и малый патрубок 41 (см. также схематическую Фиг. 2) проходят насквозь на нижнюю по потоку сторону, которая видна на Фиг. 7B. Нижняя по потоку сторона вспомогательного элемента 79 также имеет приподнятый участок 127 поверхности для уменьшения площади поверхности контакта и дополнительно имеет вентиляционную выемку 129 для цели, которая будет описана в настоящем документе ниже. Верхняя по потоку сторона второго наружного элемента 73, как видно на Фиг. 7A, снова по существу плоская, но центральное отверстие 77 увеличено за счет вентиляционного канала 131. Нижняя по потоку сторона второго наружного элемента 73 также является плоской и упирается в дно полости 75 второй части 45B корпуса клапана (см. Фиг. 6).

Как дополнительно показано на Фиг. 6, полость 75, которая удерживает второй наружный элемент 73 в неподвижном положении, также совмещает центральное отверстие 77 с входным отверстием 133 смесительной камеры 15 (см. также Фиг. 4).

На Фиг. 8A и 8B показаны два конечных положения вспомогательного элемента 79 по отношению к держателю 81 селекторного узла 21. В положении, показанном на Фиг. 8A, вспомогательный элемент 79 находится в положении, в котором его небольшой патрубок 41 совмещен с воздушной иглой 121 второго селекторного элемента 85. На Фиг. 8B показано положение, в котором большой патрубок 39 вспомогательного элемента 79 совмещен с расточенным отверстием 119 второго селекторного элемента 85. На Фиг. 8A и 8B дополнительно виден кулачок 135, который проходит от втулки 87. Держатель 81 также имеет четко определенные противоположные первый и второй вырезы 137, 139. Кроме того, на Фиг. 8A и 8B видно, что вспомогательный элемент 79 также имеет радиальную выемку 141.

Первый и второй вырезы 137, 139 позволяют держателю 81 вращаться за пределы первого и второго концевых ограничителей 143, 145, показанных на Фиг. 6. В то время как первый и второй концевые ограничители 143, 145 второй части 45B корпуса клапана не мешают держателю 81, каждый из них входит в зацепление со вспомогательным элементом 79. Когда вспомогательный элемент 79 соприкасается с одним из концевых ограничителей, он косвенно останавливает движение держателя 81, поскольку существует только заданная ограниченная величина свободного относительного перемещения, возможного относительно вспомогательного элемента 79. Этот конкретный аспект настоящего изобретения будет теперь описан со ссылкой на Фиг. 9, 10A и 10B.

На Фиг. 9 представлен фрагментарный продольный разрез селекторного клапана, показанного на Фиг. 6, в собранном состоянии. Номера позиций, которые повторяются из ранее описанных чертежей на фигурах, показывают взаимные положения различных элементов.

На Фиг. 9 также показана линия X-X, по которой проходят поперечные разрезы на Фиг. 10A и 10B.

На Фиг. 10A показано заблокированное положение вспомогательного элемента 79, вызванное стопорной скобой 93, подпружиненной в ее крайнем верхнем положении. В крайнем верхнем положении стопорной скобы 93 ее фиксатор 147 может входить в зацепление с радиальной выемкой 141. Фиксатор 147 образован на части стопорной скобы 93, которая проходит через удлиненную прорезь 91 в держателе 81. На Фиг. 10A также показано, что вспомогательный элемент 79 упирается во второй концевой ограничитель 145 и что держатель 81 переместился за пределы второго концевого ограничителя 145. Тем не менее, в положении, показанном на Фиг. 10A, любое дополнительное перемещение держателя 81 за пределы концевого ограничителя 145 сдерживается вспомогательным элементом 79, который также достиг одного из своих конечных положений по отношению к держателю 81. В этом положении малый патрубок 41 вспомогательного элемента 79 совмещен с входным отверстием 133 смесительной камеры (видно на Фиг. 6).

На Фиг. 10B показано, что кулачок 135 держателя 81 вывел фиксатор 147 из радиального углубления 141 путем перемещения стопорной скобы 93 с преодолением ее поджимающего усилия. В положении, показанном на Фиг. 10A, держатель 81 получает возможность перемещать вспомогательный элемент 79 против часовой стрелки до окончательного зацепления с первым концевым ограничителем 143.

Перемещения, которые осуществляются таким образом с помощью описанных выше механизмов, допускают различные положения селекторного клапана 21, которые теперь будут проиллюстрированы на Фиг. 11-15. На Фиг. 11-15 представлены изометрические продольные разрезы по направлению основного потока последовательного набора клапанных элементов, как уже было показано на Фиг. 7A и 7B.

На Фиг. 11 представлено положение «Крема» селекторного клапана для создания полой струи воды с внутренней частью, образованной сжатым воздухом. В положении «Крема» селекторный узел 21 находится в одном из своих противоположных конечных положений, при этом вспомогательный элемент 79 упирается во второй концевой ограничитель 145, а держатель 81 селекторного узла 21 упирается во вспомогательный элемент 79. В положении «Крема» как главное отверстие 67, так и верхнее отверстие 69 первого наружного клапанного элемента 65 обеспечивают сообщение по текучей среде, соответственно, горячей воды из канала 49 подачи воды, а также воздуха из канала 51 подачи воздуха с центральным отверстием 77 второго наружного клапанного элемента 73. Это так называемое положение «Крема» предназначено для получения вспененных напитков, таких как кофе со слоем кремы. Когда клапанные элементы находятся в положении «Крема», воздух прокачивается, вода прокачивается через отверстие 0,95 мм иглы внутри первого отверстия 123 для воды во втором селекторном элементе 85, а смесительная камера 15, образующая вихревую камеру, открыта. Как также видно на Фиг. 11 (и на Фиг. 9), игла подает воздух из верхнего отверстия 69 первого наружного клапанного элемента 65. Свободный открытый конец иглы в отверстии 123 для воды второго селекторного элемента 85 заканчивается на общей плоскости контакта между вторым селекторным элементом 85 и вспомогательным элементом 79, или же на коротком расстоянии выше по потоку от этой плоскости. Предпочтительно, открытый конец иглы находится на расстоянии от 0 до 2 мм от плоскости контакта между вторым селекторным элементом 85 и вспомогательным элементом 79, а более предпочтительно - на расстоянии от 0 до 1 мм. Кроме того, отверстие иглы в положении «Крема» точно центрировано относительно малого патрубка 41 во вспомогательном элементе 79, и диаметр патрубка равен 0,95 мм. В этом примере игла имеет внутренний диаметр отверстия 0,26 мм и внешний диаметр 0,46 мм. Когда воздух вытекает из внутреннего диаметра иглы при давлении 20-30 кПа (0,2-0,3 бар), а вода вытекает через диаметр патрубка при давлении 130-140 кПа (1,3-1,4 бар), образуется полая струя, которая предотвращает обратный поток в воздушном канале, создавая при этом пенку повышенного качестве в напитке, выходящем из смесительной камеры 15. Относительное перемещение между керамическими клапанными элементами также непрерывно скалывает любые частицы известковой накипи, которые в противном случае могли бы создать риск засорения малого патрубка 41.

На Фиг. 12 представлено положение «Закрыто» селекторного клапана. В этом закрытом положении ни горячая вода из канала 49 подачи воды, ни воздух из канала 51 подачи воздуха не могут протекать за пределы главного отверстия 67 или верхнего отверстия 69, которые блокируются первым селекторным элементом 83. Когда клапанные элементы находятся в положении «Закрыто», канал подачи воздуха закрыт, канал подачи воды закрыт и вихревая камера, образованная смесительной камерой 15, закрыта. Положение «Закрыто» можно использовать при очистке для наполнения вихревой камеры.

В положении на Фиг. 13 селекторный клапан также закрыт, но продувается вентиляционным воздухом, который поступает в вентиляционную выемку 119 и проходит через вентиляционный канал 131 во вспомогательном элементе 79 в центральное отверстие 77 второго наружного элемента 73. В этом положении «Выпуск» смесительная камера может опорожниться сама по себе. Когда клапанные элементы находятся в положении «Выпуск», канал подачи воздуха закрыт, канал подачи воды закрыт и осуществляется выпуск из вихревой камеры. Положение «Выпуск» можно использовать для опорожнения раздаточных трубок выходного отверстия 43 для напитка в конце каждого цикла раздачи.

Преимущество наличия опций закрытого клапана в вентилируемых, а также невентилируемых вариантах состоит в том, что в одной системе для приготовления напитка можно использовать множество клапанов и смесительных камер. Например, могут быть предусмотрены блоки приготовления напитка для кофейных и молочных ингредиентов. В закрытом положении давление воды можно поддерживать в кофейном блоке, пока молочный блок находится в процессе работы, и наоборот.

На Фиг. 14 показано положение «Обвод» селекторного клапана, когда селекторный узел 21 находится в промежуточном положении. В этом положении «Обвод» нижнее отверстие 71 первого наружного элемента 67 совмещено с заглубленным обводным каналом 111 первого селекторного элемента 83. Это позволяет горячей воде из канала 49 подачи горячей воды проходить через главное отверстие 67 первого наружного клапанного элемента 65 в обводной канал 111 первого селекторного элемента 83, и оттуда через нижнее отверстие 71 первого наружного элемента 65 в направлении канала 53 обводного выпуска. В положении «Обвод» на Фиг. 14 также возможен выпуск через вентиляционную выемку 129 и вентиляционный канал 131. Когда клапанные элементы находятся в положении «Обвод», канал подачи воздуха закрыт, канал подачи воды находится в сообщении по текучей среде с баком подачи воды и вихревая камера (смесительная камера 15) закрыта. Положение «Обвод» можно использовать как положение по умолчанию.

На Фиг. 15 показано положение «Черный кофе» селекторного клапана, когда вспомогательный элемент 79 селекторного узла 21 упирается в первый концевой ограничитель 143, а держатель 81, в свою очередь, упирается во вспомогательный элемент 79. В этом положении разрешен поток горячей воды от главного отверстия 67 первого наружного клапанного элемента 65 прямо к центральному отверстию 77 второго наружного клапанного элемента 73. В этом положении поток воздуха блокируется верхним отверстием 69 первого наружного элемента 65, которое закрывается первым селекторным элементом 83. Поток от главного отверстия 67 к центральному отверстию 77 проходит через совмещенные недросселированные отверстия первого селекторного элемента 83, второго селекторного элемента 85 и вспомогательного элемента 79. Когда клапанные элементы находятся в положении «Черный кофе», канал подачи воздуха закрыт, вода прокачивается через большее отверстие 5 мм и вихревая камера закрыта. Положение «Черный кофе» можно использовать для получения напитков без пенки, таких как, в частности, черный кофе.

Соответственно, описан селекторный клапан (11), в частности для устройств для приготовления напитка, который содержит корпус (45) клапана, канал (49) подачи горячей воды в корпусе клапана, канал (51) подачи воздуха в корпусе клапана и по меньшей мере первый выпускной канал в корпусе клапана (центральное отверстие 77 и входное отверстие 133 интегрированной смесительной камеры). В описанном выше примере смесительная камера является составной частью корпуса клапана, и, следовательно, входное отверстие (133) смесительной камеры является одновременно первым выпускным каналом корпуса клапана. Специалисту в данной области будет понятно, что также может быть реализовано отдельное соединение от первого выпускного канала корпуса клапана к входному отверстию смесительной камеры. Селекторный узел (21) установлен с возможностью перемещения относительно корпуса (45) клапана для перемещения между первым положением, в котором канал (49) подачи горячей воды находится в сообщении по текучей среде с по меньшей мере первым выпускным каналом (77, 133), и вторым положением, в котором как канал подачи горячей воды, так и канал (51) подачи воздуха находятся в сообщении по текучей среде с по меньшей мере первым выпускным каналом (77, 133). Селекторный клапан (11) дополнительно содержит вспомогательный элемент (79), связанный с селекторным узлом (21). Вспомогательный элемент (79) расположен так, что имеет заданную ограниченную величину свободного относительного перемещения относительно селекторного узла (21), что позволяет устанавливать положение вспомогательного элемента независимо от селекторного узла. Относительное перемещение вспомогательного элемента (79) в пределах его заданной ограниченной величины свободного относительного перемещения осуществляется между первым и вторым положениями селекторного узла (21). Также включены смесительный блок (33) ингредиентов напитка, содержащий селекторный клапан (11), устройство для приготовления напитка, включающее в себя селекторный клапан (11) и/или смесительный блок (33) ингредиентов напитка, и система (1) для приготовления напитка, содержащая устройство для приготовления напитка и сменный картридж (3) подачи ингредиентов напитка.

Таким образом, можно полагать, что эксплуатация и конструкция настоящего изобретения будут очевидны из представленного выше описания и прилагаемых к нему чертежей. С целью ясности и краткости описания признаки описываются в настоящем документе в составе одного и того же или отдельных вариантов осуществления, однако следует понимать, что объем настоящего изобретения может включать варианты осуществления, имеющие комбинации всех или некоторых из описанных признаков. Специалисту в данной области будет понятно, что изобретение не ограничивается каким-либо вариантом осуществления из описанных в настоящем документе и что возможны модификации, которые могут рассматриваться в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Кинематические инверсии также считаются изначально раскрытыми и могут находиться в рамках объема настоящего изобретения. В формуле изобретения любые номера позиций не должны трактоваться как ограничивающие пункт формулы изобретения. Термины «содержащий» и «включающий в себя» при их использовании в настоящем описании или прилагаемой формуле изобретения не должны толковаться в исключающем или исчерпывающем смысле, а скорее во включающем смысле. Таким образом, выражение «включающий в себя» или «содержащий» при использовании в настоящем документе не исключает наличия других элементов, дополнительной структуры или дополнительных действий или этапов в дополнение к перечисленным. Кроме того, слово «один» не должно толковаться как ограниченное «только одним», но вместо этого используется для обозначения «по меньшей мере одного» и не исключает множества. Признаки, которые не описаны или не заявлены конкретно или явным образом, могут быть дополнительно включены в структуру настоящего изобретения, не выходя за пределы его объема. Такие выражения, как: «средство для» следует понимать как: «компонент, выполненный с возможностью…» или «элемент, сконструированный с возможностью...» и следует толковать как включающие эквиваленты описанных структур. Использование таких выражений, как: «критически важный», «предпочтительный», «особенно предпочтительный» и т. д., не имеет целью ограничить настоящее изобретение. В той мере, в которой структура, материал или действия считаются существенными, они в неявной форме указаны в качестве таковых. Добавления, удаления и модификации в рамках компетенции специалиста в общем допускаются без выхода за пределы объема настоящего изобретения, как это определено формулой изобретения.

Группа изобретений относится к приготовлению горячих напитков. Селекторный клапан содержит корпус клапана, канал подачи горячей воды в корпусе клапана, канал подачи воздуха и по меньшей мере первый выпускной канал в корпусе клапана. Селекторный узел установлен с возможностью перемещения относительно корпуса клапана для перемещения между первым положением, в котором канал подачи горячей воды находится в сообщении по текучей среде с по меньшей мере первым выпускным каналом, и вторым положением, в котором как канал подачи горячей воды, так и канал подачи воздуха находятся в сообщении по текучей среде с по меньшей мере первым выпускным каналом. Селекторный клапан дополнительно содержит вспомогательный элемент, связанный с селекторным узлом. Вспомогательный элемент расположен так, что имеет заданную ограниченную величину свободного относительного перемещения относительно селекторного узла, что позволяет устанавливать положение вспомогательного элемента независимо от селекторного узла. Относительное перемещение вспомогательного элемента в пределах его заданной ограниченной величины свободного относительного перемещения осуществляется между первым и вторым положениями селекторного узла. Также включены смесительный блок ингредиентов напитка, содержащий селекторный клапан, устройство для приготовления напитка, включающее в себя селекторный клапан и/или смесительный блок ингредиентов напитка, и система для приготовления напитка, содержащая устройство для приготовления напитка и сменный картридж подачи ингредиентов напитка. Повышается надежность, уменьшаются размеры и шум от работы насосов, уменьшается трение между клапанными элементами, повышается точность позиционирования и обратной связи, повышается качество напитков. 4 н. и 43 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Селекторный клапан, в частности для устройств для приготовления напитка, содержащий:

корпус клапана;

канал подачи горячей воды в корпусе клапана;

канал подачи воздуха в корпусе клапана;

по меньшей мере первый выпускной канал в корпусе клапана;

селекторный узел, установленный с возможностью перемещения относительно корпуса клапана для перемещения между первым положением, в котором канал подачи горячей воды находится в сообщении по текучей среде с по меньшей мере первым выпускным каналом, и вторым положением, в котором как канал подачи горячей воды, так и канал подачи воздуха находятся в сообщении по текучей среде с по меньшей мере первым выпускным каналом,

дополнительно содержащий вспомогательный элемент, связанный с селекторным узлом, причем вспомогательный элемент имеет заданную ограниченную величину свободного относительного перемещения относительно селекторного узла, что позволяет устанавливать положение вспомогательного элемента независимо от селекторного узла между его первым и вторым положениями в пределах заданной ограниченной величины свободного относительного перемещения.

2. Селекторный клапан по п. 1, в котором второе положение селекторного узла допускает выход воды под давлением и воздуха под давлением из по меньшей мере первого выпускного канала в виде полой струи, имеющей внешнюю жидкую часть, проходящую в направлении потока струи, и внутреннюю воздушную часть, проходящую в направлении потока струи, причем внешняя жидкая часть окружает внутреннюю воздушную часть.

3. Селекторный клапан по п. 1 или 2, в котором в корпусе клапана предусмотрен второй выпускной канал, который выполнен в виде обводного канала для горячей воды, поступающей в канал подачи горячей воды.

4. Селекторный клапан по пп. 1, 2 или 3, дополнительно содержащий первый наружный клапанный элемент, неподвижно удерживаемый корпусом клапана смежно с каналом подачи горячей воды.

5. Селекторный клапан по п. 4, в котором первый наружный клапанный элемент включает в себя главное отверстие.

6. Селекторный клапан по п. 5, в котором первый наружный клапанный элемент включает в себя верхнее отверстие, расположенное над главным отверстием.

7. Селекторный клапан по п. 6, в котором первый наружный клапанный элемент включает в себя нижнее отверстие, расположенное под главным отверстием.

8. Селекторный клапан по п. 7, в котором корпус клапана включает в себя коллектор.

9. Селекторный клапан по п. 8, в котором первый наружный клапанный элемент упирается в коллектор.

10. Селекторный клапан по п. 9, в котором коллектор размещен в полости во второй части корпуса клапана.

11. Селекторный клапан по одному из пп. 4-10, в котором первый наружный клапанный элемент представляет собой керамический клапанный элемент.

12. Селекторный клапан по одному из пп. 1-11, дополнительно содержащий второй наружный клапанный элемент, неподвижно удерживаемый корпусом клапана смежно с по меньшей мере первым выпускным отверстием.

13. Селекторный клапан по п. 12, в котором второй наружный клапанный элемент на своей верхней по потоку стороне имеет вентиляционный канал, выполненный с возможностью сообщения по текучей среде с вентиляционной выемкой вспомогательного элемента.

14. Селекторный клапан по п. 12 или 13, в котором второй наружный клапанный элемент представляет собой керамический клапанный элемент.

15. Селекторный клапан по одному из пп. 1-14, в котором селекторный узел расположен с возможностью скользящего перемещения относительно корпуса клапана.

16. Селекторный клапан по одному из пп. 1-15, в котором селекторный узел включает в себя держатель.

17. Селекторный клапан по п. 16, в котором вспомогательный элемент расположен с возможностью зацепления держателем для перемещения.

18. Селекторный клапан по п. 16 или 17, в котором держатель имеет кулачковый элемент для управления стопорным фиксатором, функционально связанным со вспомогательным элементом.

19. Селекторный клапан по п. 18, в котором держатель имеет удлиненную прорезь для прохождения стопорного фиксатора.

20. Селекторный клапан по п. 18 или 19, в котором стопорный фиксатор входит в состав стопорной скобы.

21. Селекторный клапан по п. 16 или 17, в котором селекторный узел включает в себя первый селекторный элемент, неподвижно установленный в держателе.

22. Селекторный клапан по п. 21, в котором селекторный узел включает в себя второй селекторный элемент, неподвижно установленный в держателе.

23. Селекторный клапан по п. 22, в котором по меньшей мере один из первого и второго селекторных элементов представляет собой керамический элемент.

24. Селекторный клапан по п. 22 или 23, в котором держатель включает в себя втулку, расположенную для вращения вокруг центра вращения, расположенного за пределами первого и второго селекторных элементов, и при этом скользящее перемещение селекторного узла происходит по дугообразному пути и инициируется держателем, который установлен с возможностью поворота вокруг центра вращения, расположенного за пределами селекторных элементов.

25. Селекторный клапан по п. 24, в котором заданная ограниченная величина свободного перемещения вспомогательного элемента относительно селекторного узла находится в пределах того же дугообразного пути скользящего перемещения селекторного узла и занимает угол 10 градусов.

26. Селекторный клапан по п. 22 или 23, в котором первый селекторный элемент включает в себя первое отверстие для воды, уменьшенное второе отверстие для воды и воздушный канал, открывающиеся на его верхней по потоку стороне.

27. Селекторный клапан по п. 26, в котором первый селекторный элемент включает в себя заглубленный обводной канал на своей верхней по потоку стороне.

28. Селекторный клапан по п. 26 или 27, в котором первый селекторный элемент включает в себя воздушный канал на своей нижней по потоку стороне, причем воздушный канал находится в сообщении по текучей среде с воздушным каналом, который открывается на верхней по потоку стороне.

29. Селекторный клапан по п. 22 или 23, в котором второй селекторный элемент на своей верхней по потоку стороне включает в себя впускное отверстие воздушной иглы и меньшее первое отверстие для воды.

30. Селекторный клапан по п. 29, в котором второй селекторный элемент на своей нижней по потоку стороне включает в себя воздушную иглу, находящуюся в сообщении по текучей среде с впускным отверстием воздушной иглы, и первое отверстие для воды, окружающее воздушную иглу и находящееся в сообщении по текучей среде с меньшим первым отверстием для воды на верхней по потоку стороне.

31. Селекторный клапан по п. 29 или 30, в котором второй селекторный элемент включает в себя второе, большее отверстие для воды в форме сквозного расточенного канала, который проходит от верхней по потоку стороны до нижней по потоку стороны.

32. Селекторный клапан по одному из пп. 1-31, в котором вспомогательный элемент имеет вентиляционную выемку на своей нижней по потоку стороне.

33. Смесительный блок ингредиентов напитка, содержащий селекторный клапан по одному из предшествующих пп. 1-32.

34. Смесительный блок ингредиентов напитка по п. 33, дополнительно включающий в себя смесительную камеру, находящуюся в сообщении по текучей среде со входным отверстием для ингредиентов напитка.

35. Смесительный блок ингредиентов напитка по п. 34, дополнительно включающий в себя привод шагового двигателя для приведения в движение выступающего приводного вала смежно с входным отверстием для ингредиентов напитка.

36. Устройство для приготовления напитка, включающее в себя селекторный клапан по одному из пп. 1-32 и смесительный блок ингредиентов напитка по одному из пп. 33-35.

37. Устройство для приготовления напитка по п. 36, дополнительно включающее в себя воздушный насос, находящийся в сообщении по текучей среде с каналом подачи воздуха в корпусе клапана.

38. Устройство для приготовления напитка по п. 36 или 37, дополнительно включающее в себя бойлер, находящийся в сообщении по текучей среде с каналом подачи горячей воды в корпусе клапана.

39. Устройство для приготовления напитка по п. 38, дополнительно включающее в себя емкость для воды для подачи воды в бойлер.

40. Устройство для приготовления напитка по п. 39, дополнительно включающее в себя обводной канал, находящийся в сообщении по текучей среде с емкостью для воды.

41. Устройство для приготовления напитка по одному из пп. 38-40, дополнительно включающее в себя насос подачи воды.

42. Устройство для приготовления напитка по п. 41, в котором насос подачи воды расположен выше по потоку от бойлера.

43. Устройство для приготовления напитка по п. 42, в котором между насосом подачи воды и бойлером расположен расходомер.

44. Система для приготовления напитка, содержащая устройство для приготовления напитка по одному из пп. 36-43 и сменный картридж подачи ингредиентов напитка.

45. Система для приготовления напитка по п. 44, в которой картридж подачи ингредиентов имеет отверстие для выпуска жидкости и приводное отверстие смежно с отверстием для выпуска жидкости.

46. Система для приготовления напитка по п. 44 или 45, в которой картридж подачи ингредиентов включает в себя дозатор.

47. Система для приготовления напитка по п. 46 в комбинации со смесительным блоком ингредиентов напитка по п. 35 и картриджем подачи ингредиентов по п. 45, в которой отверстие для выпуска жидкости соединяется с входным отверстием для ингредиентов смесительной камеры, и при этом приводное отверстие соединяется с выступающим приводным валом для обеспечения активации дозатора для дозирования ингредиента напитка в смесительную камеру.