Гидравлический контур для машин для приготовления быстрорастворимых напитков, перепускной и защитный клапан для указанного контура и способ приготовления быстрорастворимых напитков

Изобретение относится к машинам, используемым для приготовления быстрорастворимых напитков. Гидравлический контур для машин для быстрорастворимых напитков, содержащий резервуар, выпускную трубку для содержащейся в указанном резервуаре воды, расходомер, соединенный с указанной выпускной трубкой, насос, первый клапан, гасящий вибрации, кипятильник, второй перепускной и предохранительный клапан, кран для воды/пара, третий клапан потока напитка, возвратный резервуар. Изобретение обеспечивает введение топологии, основанной на одном соленоидном клапане и одном кипятильнике. 3 н. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Данное изобретение относится к машинам, используемым для приготовления быстрорастворимых напитков, таких как кофе и т.п.

Из уровня техники известны различные типы машин для приготовления быстрорастворимых напитков, например машины для приготовления быстрорастворимого кофе.

Они снабжены гидравлическим контуром, который обычно содержит резервуар для воды, заварочную камеру для приготовления напитка, устройства для подачи порошка указанного напитка в указанную заварочную камеру, устройства для подачи воды под давлением из резервуара через гидравлический контур и в направлении заварочной камеры и выпускной носик для быстрорастворимого напитка.

Типичные гидравлические контуры, используемые для указанной выше цели, имеют клапан, называемый соленоидным однопутевым (или многопутевым) клапаном, используемым для выполнения многих регулировочных функций.

Вода, приходящая из кипятильника, входит в указанный клапан, и он управляет избытком выдаваемой воды, подачей воды с высокой температурой или пара из специальных наружных носиков, которые может использовать пользователь, и впуском воды с высокой температурой в заварочную камеру, где приготавливается быстрорастворимый напиток, который затем выдается через наружный носик.

Используемые клапаны обычно снабжены электромагнитом и известны как соленоидные клапаны со стержнем (или иглой). Эти клапаны имеют многие недостатки:

- на них может отрицательно действовать накипь;

- они шумные;

- они могут управлять лишь фазой выдачи, поскольку они не имеют множества использований, если они не соединены последовательно или параллельно друг другу и не снабжены дополнительными кипятильниками или теплообменниками для управления паровой фазой и клапанами максимального давления для управления защитой контура;

- повторная заправка или дренаж (при необходимости) не гарантируются, когда контур не используется в течение длительных периодов времени;

- они не могут управлять переходом из парового состояния в жидкое состояние, поскольку в определенных применениях необходимо использовать специальные клапаны самозагрузки, дорогие и ненадежные, которые могут использоваться с насосами. В других случаях пользователь должен выполнять сложные и не эффективные операции вручную.

Гидравлический контур, согласно данному изобретению, обеспечивает преодоление указанных выше недостатков посредством введения топологии, основанной на одном соленоидном клапане и одном кипятильнике.

Сущность изобретения

Данное изобретение относится к гидравлическому контуру для машин приготовления быстрорастворимых напитков, перепускному и предохранительному клапану для указанного контура и к способу приготовления быстрорастворимых напитков, как указано в формуле изобретения, которая является интегральной частью данного описания.

Краткое описание чертежей

На чертежах изображено:

фиг.1 - полная схема гидравлического контура для машин, используемых для приготовления быстрорастворимых напитков, согласно данному изобретению;

фиг.2 - структура перепускного и предохранительного клапана;

фиг.3 - структура предпочтительного варианта выполнения перепускного и предохранительного клапана;

фиг.4а, 4b, 4c - структура предпочтительного варианта выполнения крана для воды/пара.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 показана схема гидравлического контура для машин, используемых для приготовления быстрорастворимых напитков, согласно данному изобретению. Имеется резервуар 10, который соединен с выпускной трубкой 11 для содержащейся в нем воды. Эта выпускная трубка 11 направляет воду в насос 13 через расходомер 12. Указанный насос 13 соединен с кипятильником 15 через первый гасящий вибрации клапан 14, который выпускает воду в указанный резервуар, если давление превосходит специальное пороговое значение. За указанным кипятильником находится перепускной и предохранительный клапан 16, снабженный одним входом и тремя выходами. За указанным перепускным и предохранительным клапаном 16 находится клапан 18 потока напитка и кран 17 для воды/пара, используемые для регулирования подачи пара или смеси пара и воды наружу машины для приготовления быстрорастворимого напитка, так что их можно использовать, например, для приготовления других напитков.

Когда пользователь выбирает напиток, то выполняются следующие операции:

1. насос повышает давление воды, содержащейся в гидравлическом контуре,

2. когда давление гидравлического контура превысит заданное пороговое значение, предпочтительно составляющее 3 бар, вода выпускается в возвратный резервуар 19 через перепускной клапан 16,

3. после установленного интервала времени насос 13 останавливается и тем самым закрывается гидравлический контур,

4. за счет использования управляющей схемы и по меньшей мере одного температурного датчика кипятильник 15 может нагревать воду до заданной температуры,

5. на этой стадии блок выдачи напитка перемещается в рабочее положение посредством зацепления с выдачным соединительным штекером, являющимся оконечной соединительной частью гидравлического контура,

6. когда давление достигает примерно 3 бар, указанный перепускной клапан 16 направляет поток воды внутрь указанного блока выдачи,

7. напиток выдается через клапан 18 потока напитка,

8. после выдачи напитка специальный сигнал из управляющей схемы включает управляющую катушку 31 перепускного клапана 16, который открывается, уменьшая тем самым давление гидравлического контура, когда блок выдачи все еще находится в зацеплении с выдачным соединительным штекером,

9. аналогичным образом жидкость, находящаяся под давлением в блоке выдачи, вытекает через отверстие с пружиной, калиброванной на 0,2 бар, и вытекает из слива в направлении указанного возвратного резервуара 19,

10. блок выдачи возвращается в свое исходное положение,

11. повторяется операция стадии 2 для удаления возможных остатков напитка из контура.

Согласно изобретению, гидравлический контур посредством выполнения указанной выше последовательности стадий обеспечивает преодоление многочисленных недостатков, связанных с машинами для быстрорастворимых напитков уровня техники.

В результате, стадии 1-3 помогают удалять воду с неадекватной температурой из гидравлического контура и предварительно нагревать все каналы, за счет чего обеспечивается напиток с идеальной температурой.

Если насос не способен работать из-за нерегулярной работы или слишком высокого давления, то с помощью указанного расходомера 12, расположенного в гидравлическом контуре, электронный управляющий блок предупреждает, что нет прохождения жидкости. Таким образом, контур разгружается и выполняются попытки самозагрузки. Без помощи этой системы все необходимо было бы выполнять вручную, что затрудняет действия пользователя.

Стадия 6 ограничивает давление в контуре до обычного значения около 3 бар. Это улучшает безопасность и надежность машины для быстрорастворимых напитков, за счет чего исключаются также хлопки в заварочной камере, поскольку поддерживается постоянная температура на высоком уровне и обеспечивается оптимальный напиток.

Стадия 9, относящаяся к сбросу давления после заварки, обеспечивает лучшую очистку, поскольку таблетка для приготовления напитка является более сухой и температура остается постоянной.

Стадия 11 исключает обратный поток любых мелких частиц из заварочной камеры в направлении гидравлического контура. Указанные частицы могут быть вредными, поскольку они могут повреждать уплотнения или загрязнять воду, приходящую из паровой трубки, вызывая тем самым отрицательные органолептические последствия для напитка, подлежащего приготовлению. В гидравлических контурах, согласно изобретению, этот результат достигается посредством включения специальных систем однопутевых и/или двухпутевых клапанов. Размещение перепускного и предохранительного клапана 16 внутри гидравлического контура, согласно данному изобретению, уменьшает давление внутри контура и исключает необходимость предохранительного клапана, обычно используемого в машинах для приготовления быстрорастворимых напитков уровня техники. Кроме того, поскольку указанный перепускной и предохранительный клапан 16 является клапаном золотникового типа, то он способен обеспечивать уплотнение активного типа, что обеспечивает меньший шум, поскольку катушка требует меньше управляющей энергии, которой помогает давление в контуре, и исключает проблемы накипи, такие как застревающие части, и тем самым обеспечивается его позиционирование в теплой и/или содержащей известь зоне гидравлического контура, которая является безупречной для его работы.

На фиг.2 показана детальная структура указанного перепускного и предохранительного клапана 16. Он содержит в указанном порядке вход 20 для воды и пара из кипятильника 15, первый выход 21 для воды и пара, направленный к крану 17, второй выход 22 воды под давлением, направленный к клапану 18 выдачи напитка, и третий выход 23 для выпуска воды в возвратный резервуар 19, который приводится в действие соленоидным клапаном, снабженным ограничивающим максимальное давление устройством, например калиброванной пружиной, который остается закрытым во время нормальной работы и открывается, если давление превысит специальное пороговое значение, обычно около 16/20 бар, или если в управляющую катушку соленоидного клапана посылается специальный сигнал.

На фиг.3 детально показана структура предпочтительного варианта выполнения указанного перепускного и предохранительного клапана 16. Указанный выход 22, который соединен с блоком выдачи напитка, имеет клапан, снабженный пружиной, обычно калиброванной на давление около 3 бар. Дополнительно к этому, он снабжен входом, калиброванным на давление 0,2 бар, что обеспечивает прохождение жидкости с целью снятия давления с блока выдачи напитка. Указанный выход 23, используемый для слива воды в резервуар, снабжен управляющей катушкой 31, которая возбуждается подходящим сигналом, и пружиной 32, калиброванной на около 16/20 бар. Как указывалось выше, указанный перепускной и предохранительный клапан 16 предпочтительно является клапаном золотникового типа. Это позволяет комбинировать предохранительный клапан и двойной обменный клапан, расположенный между электрическим управляющим клапаном и блоком выдачи напитка, в одном корпусе.

На фиг.4 детально показана структура предпочтительного варианта выполнения крана 17 для воды/пара. На фиг.4а кран показан в первом из трех возможных положений. Имеется вход 40 и два выхода 41, 42, из которых выход 41 направлен к выходному патрубку машины, используемому для выдачи воды или пара, в то время как другой выход 42 направлен, например, к возможным устройствам, соединенным с машиной для быстрорастворимых напитков, таких как устройство для приготовления кофе со взбитыми сливками, согласно опубликованному патенту Италии №MI2005А000880. Дополнительно к этому, имеется рычаг 43 крана и ползун 45, который открывает и закрывает каналы указанного крана 17.

На фиг.4b и 4с показаны два других положения, которые может занимать указанный кран 17. Выбор выходов осуществляется посредством поворота рычага 43 крана. Указанный рычаг 43 соединен с указанным ползуном 45, который открывает или закрывает выходы, в соответствии с положением, с целью выбора требуемого выхода. Положение указанного рычага 43 определяется с помощью датчиков, например с помощью датчиков Рида, расположенных на опоре крана, и с помощью магнита 46, расположенного на указанном рычаге 43. Каждое положение рычага 43 соответствует специальной функции, например положение 1 обеспечивает выдачу воды и пара в кран, кипятильник нагревает воду до правильной температуры, и насос выдает смесь воды и пара.

1. Гидравлический контур для машин для быстрорастворимых напитков, содержащий резервуар (10), выпускную трубку (11) для содержащейся в указанном резервуаре (10) воды, расходомер (12), соединенный с указанной выпускной трубкой (11), насос (13), первый гасящий вибрации клапан (14), кипятильник (15), второй перепускной и предохранительный клапан (16), кран (17) для воды/пара, третий клапан (18) потока напитка, возвратный резервуар (19), при этом указанный перепускной и предохранительный клапан (16) содержит вход (20) для воды/пара, первый выход (21) для воды/пара, направленный к указанному крану (17), второй выход (22) для воды под давлением, направленный к указанному клапану (18) выдачи напитка, и третий выход (23) для выпуска воды в возвратный резервуар (19), при этом указанный третий выход (23) управляется соленоидным клапаном, снабженным управляющей катушкой (31), отличающийся тем, что указанный соленоидный клапан снабжен первым ограничивающим максимальное давление устройством.

2. Гидравлический контур по п.1, в котором указанное первое ограничивающее максимальное давление устройство содержит первую калиброванную пружину (32).

3. Гидравлический контур по п.1, в котором указанный второй выход (22), соединенный с блоком выдачи напитка, снабжен вторым ограничивающим максимальное давление устройством.

4. Гидравлический контур по п.3, в котором указанное второе ограничивающее максимальное давление устройство содержит вторую калиброванную пружину.

5. Гидравлический контур по п.1, в котором указанный второй выход (22), соединенный с блоком выдачи напитка, имеет также вход (30), который снабжен клапаном, снабженным третьим ограничивающим максимальное давление устройством, позволяющим прохождение жидкости, для сброса давления в блоке выдачи напитка.

6. Гидравлический контур по п.5, в котором указанное третье ограничивающее максимальное давление устройство содержит калиброванную пружину.

7. Гидравлический контур по п.1, в котором указанный перепускной и предохранительный клапан (16) является предпочтительно клапаном золотникового типа.

8. Гидравлический контур по п.1, в котором указанный кран (17) содержит
вход (40), первый выход (41), второй выход (42), рычаг (43) крана, опору (44), снабженную датчиками для определения положения указанного рычага (43), и ползун (45), выполненный для открывания и закрывания каналов указанного крана (17).

9. Гидравлический контур по п.8, в котором указанный кран снабжен устройством для определения положения указанного ползуна (45).

10. Гидравлический контур по п.9, в котором указанное устройство для определения положения указанного ползуна (45) содержит по меньшей мере один датчик Рида и по меньшей мере один магнит (46).

11. Перепускной и предохранительный клапан, пригодный для гидравлического контура машины для приготовления быстрорастворимых напитков, содержащий вход (20) для воды/пара, первый выход (21) для воды/пара, направленный к указанному крану (17), второй выход (22) для воды под давлением, направленный к указанному клапану (18) выдачи напитка, и третий выход (23) для выпуска воды в возвратный резервуар (19), отличающийся тем, что указанный третий выход (23) управляется соленоидным клапаном, снабженным ограничивающим максимальное давление устройством, который остается закрытым во время нормальной работы и открывается, если давление превысит специальное пороговое значение, или посылается специальный сигнал к управляющей катушке указанного соленоидного клапана.

12. Клапан по п.11, отличающийся тем, что указанное ограничивающее максимальное давление устройство является калиброванной пружиной.

13. Клапан по п.12, отличающийся тем, что указанный выход (22), соединенный с блоком выдачи напитка, содержит: клапан, снабженный пружиной, калиброванной на давление около 3 бар; вход (30), калиброванный на давление около 0,2 бар, выполненный с возможностью прохода жидкости для сброса давления в блоке выдачи напитка.

14. Клапан по п.13, отличающийся тем, что указанный выход (23), используемый для слива воды в резервуар, снабжен управляющей катушкой (31), которая возбуждается подходящим сигналом, и пружиной, калиброванной на давление около 16/20 бар.

15. Клапан по любому из пп.11-14, отличающийся тем, что он является клапаном золотникового типа.

16. Способ приготовления быстрорастворимых напитков, отличающийся тем, что предусматривает следующие стадии:
a) повышения давления воды, содержащейся в гидравлическом контуре, с помощью насоса (13),
b) когда давление гидравлического контура превысит заданное пороговое значение, выпускания воды в возвратный резервуар (19) через перепускной клапан (16),
c) после установленного интервала времени, остановки насоса (13) и закрывания гидравлического контура,
d) нагревания воды до заданной температуры кипятильником (15) с использованием управляющей схемы и по меньшей мере одного температурного датчика,
e) перемещения блока выдачи напитка в рабочее положение посредством зацепления с выдачным соединительным штекером, являющимся оконечной соединительной частью гидравлического контура,
f) когда достигнуто предельное давление направления потока воды внутрь указанного блока выдачи через указанный перепускной клапан (16),
g) выдачи напитка через клапан (18) потока напитка,
h) после выдачи напитка, уменьшения давления гидравлического контура, когда блок выдачи все еще находится в зацеплении с выдачным соединительным штекером, с помощью специального сигнала из управляющей схемы, который возбуждает управляющую катушку (31) перепускного клапана (16), который открывается,
i) выпуска жидкости, находящейся под давлением в блоке выдачи, через отверстие с пружиной, калиброванной на давление 0,2 бар, из слива в направлении указанного возвратного резервуара (19),
j) возврата блока выдачи в его исходное положение,
k) повторения операции стадии b) для удаления возможных остатков напитка из контура.