Устройство для автоматического приготовления свежих горячих напитков и их дозирования
Устройство для автоматического приготовления свежих горячих напитков и их дозирования использует одиночные порционные контейнеры с пористыми мембранами, уложенные в пачки в неподвижные вертикально направленные лотки. Устройство включает водонагревательный подузел для горячей воды, подаваемой под давлением для целей заваривания, подузел конвейера для автоматического перемещения контейнера с лотков на заварочный подузел и удаления использованного контейнера. Устройство имеет также подузел подачи молока для дозирования подогретого молока непосредственно в порционную чашку по желанию потребителя. Устройство включает подузел для заваривания содержимого контейнера, имеющий поршень и инжекторное сопло, установленное на основании устройства, для прокалывания контейнера при движении вниз поршня с контейнером, электронный процессор, электронную панель управления с переключателями, соответствующими предпочтению потребителя, резервуар для воды, а также резервуар хранения сжатого воздуха и электромагнитные пневмоклапаны. Технический результат - упрощение конструкции подузла для заваривания за счет вывода заваренного в контейнере напитка через пористую мембрану контейнера. 9 з.п. ф-лы, 15 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для автоматического приготовления свежих горячих напитков и их дозирования, в котором, при получении действующей команды от оператора на электронной панели управления, устройство в сочетании с имеющимся в нем электронным процессором автоматически заваривает и распределяет горячий напиток в соответствии с требованиями потребителя с использованием одиночного контейнера в течение короткого времени согласно сигналам входной команды, относящимся к предпочтениями потребителя, таким как «крепкий», «слабый», «с молоком», «без молока» и т.д., которые можно выбрать на электронной панели управления. Большое разнообразие горячих заваренных напитков, полученных путем нагнетания горячей воды, и других горячих напитков могут быть приготовлены устройством путем закладывания в одиночный порционный контейнер настоящего изобретения различных завариваемых продуктов, нерастворимых материалов или других материалов. Завариваемый материал, например нерастворимый продукт или другие продукты, которые могут быть использованы в контейнере, включают, но не ограничиваются этим, такие продукты как чай, кофе, материалы растительного происхождения, такие как фрагменты цветов, например жасмина, фрагменты овощей, например морковь и лук, продукты животного происхождения, например мед или какой-либо иной подходящий сухой напиток или продукт, который можно использовать в контейнере.
Устройство способно заваривать каждую отдельную одиночную порцию горячего напитка с полным постоянством и с высокой скоростью, при этом вкус и аромат сохраняются как при приготовлении напитка вручную за то же время и в том же месте. Устройство особенно полезно, не ограничиваясь только этим, для удовлетворения спроса на масштабное приготовление горячих напитков в офисах, для официальных встреч, собраний и т.д.
Предпосылки создания изобретения
Ряд машин для приготовления и распределения горячих напитков, известных в уровне техники, используют предварительно смешанный порошок для получения на его основе напитка для потребителя. Предварительно смешанный порошок, используемый в таких распределительных машинах, содержит либо чайный, либо кофейный порошок, смешанный с сахаром, порошковым молоком и т.д. Такой предварительно смешанный порошковый продукт соединяется с горячей водой, дозируемой машиной, и приготовленный таким образом горячий напиток подается потребителю.
Недостатком указанного типа дозирующей машины является то, что горячий напиток на основе предварительно смешанного порошка, приготовленный простым смешиванием горячей воды, получаемой из дозирующей машины, с предварительно смешанным чайным или кофейным порошком по вкусу и аромату, уступает свежеприготовленному напитку того же вида. Например, вкус, аромат и букет кофе, приготовленного с использованием предварительно смешанного порошка, не сравнится со свежим кофе, который приготовлен из кофейных бобов. Потребитель обычно предпочитает свежезаваренный горячий напиток, такой как чай или кофе, приготовленный согласно его предпочтению в отношении вкуса и крепости.
Другим недостатком указанного типа дозирующей машины является то, что любое качество предварительно смешанного порошка может быть смешано с горячей водой для приготовления конечного напитка. Качество конечного напитка, приготовленного таким образом, зависит от качества используемого предварительно смешанного порошка. Любая порошковая смесь низкого/поддельного качества, используемая в приготовлении горячего напитка, приведет к низкому качеству напитка, уступающего по вкусу, аромату и букету. Машины этого типа не имеют внутренних средств для предотвращения использования порошковых смесей такого низкого/поддельного качества.
Дальнейшим недостатком указанного типа дозирующей машины является то, что приготовленный напиток может не соответствовать консистенции из-за различий в дозировании порошковой смеси.
Устройство для заваривания «эспрессо» ('Espresso Brewing Device'), описание которого дается в патенте США №6820535, содержит поворотный кассетный стол, оснащенный пятью кассетными трубками, расположенными по окружности указанного стола, причем каждая кассета вмещает пачку одиночных порционных контейнеров (капсул), оснащенных снизу мембраной, обращенной лицевой стороной вниз, и в каждой кассетной трубке содержатся контейнеры с кофе/чаем разного вида В каждой кассетной трубке имеется отверстие, через которое самый нижний контейнер в кассетной трубке выталкивается с помощью держателя контейнера. Для установки положения кассетного стола имеются приспособления (такие как датчики или сканеры и т.д.) В устройстве подачи контейнера содержится двигатель с приводным механизмом, оснащенный ведущим диском и поводковым пальцем. Поворотный пусковой рычаг, установленный на вращающейся опоре, выбрасывает одиночный порционный контейнер и вводит его в заварочный узел устройства.
Как только одиночный порционный контейнер оказывается внутри заварочного узла, шпиндельный поршень опускается в положение заваривания с помощью привода шпиндельного поршня, который включает в себя приводной двигатель, приводное устройство и «прокалыватель контейнера», имеющийся в верхней части вставки заварочной камеры. Верхняя поверхность одиночного порционного контейнера пронизывается прокалывателем контейнера, который направлен вниз и содержит размещенные внутри него каналы, подающие заварочную воду. Заварочная вода затекает в одиночный порционный контейнер под давлением от 10 до 15 бар и при температуре около 95°C. Когда внутреннее давление в контейнере достигает 6 бар, мембрана, образующая основание контейнера, прижимается к пирамидальному профилю пластины и мембрана при этом прокалывается. Жидкость вытекает через сливные отверстия в пластине и выпускное отверстие заварочного узла.
Недостатком указанного устройства является то, что оно имеет сложную конструкцию, требующую приспособлений для неоднократного прокалывания. Одна сторона одиночного порционного контейнера, содержащая заварочный материал, пронизывается прокалывателем контейнера для поступления в контейнер горячей воды под давлением. Другая сторона контейнера прокалывается пластиной, имеющей множественные иглы пирамидальной формы для обеспечения вытекания заваренного напитка.
Другим недостатком указанного устройства состоит в сложности механизма для передачи контейнера из кассетной трубки в заварочный узел, который включает в себя пусковой рычаг, приводной двигатель, ведущий диск, поводковый палец, держатель контейнера, при этом пусковой рычаг является поворотным и установлен на вращающейся опоре. Аналогично, заварочный узел также содержит сложный механизм, включающий в себя привод шпиндельного поршня, состоящий из приводного двигателя, приводного устройства, направляющего штыря, соединяющегося с зубчатым зацеплением приводного механизма шпиндельного поршня и т.д. Сложность машины и относительно большее число движущихся компонентов могут привести к увеличению эксплуатационных и ремонтных расходов в дополнение к более высокой стоимости изготовления устройства.
Еще одним недостатком указанной заварочной машины является то, что вытекание приготовленной жидкости происходит через отверстия в мембране контейнера, которые возникают в результате прокалывание пластиной с пирамидальным профилем. Эти отверстия могут позволить мелким частицам чая/кофе проходить вместе с заваренной жидкостью, тем самым отрицательно влияя на качество горячего напитка, дозируемого в порционную чашку или блокируя выпускные трубки, по которым перемещается заваренная жидкость из заварочного узла.
Еще одним недостатком указанного устройства является то, что поступление горячей воды происходит с одной стороны, а вытекание - с другой стороны контейнера, в результате чего приготовление заварочного продукта, содержащегося в контейнере, происходит не полностью, так как некоторые частицы заварочного продукта могут не подвергнуться обработке. Кроме того, такая компоновка, когда вода поступает с одной стороны контейнера и вытекает с другой, приводит к сильному усложнению конструкции устройства, а заварочный узел увеличивается в размерах.
Другой предшествующий уровень техники дозирующей машины описан в заявке РСТ №PCT/US2005/031604, озаглавленной как «Автомат для разлива кофе и чая со съемным револьверным колесом для контейнера!». Изобретение содержит револьверный механизм, систему контроля воды, регулирующую поток воды в машине дозировки напитков, теплообменник, помещенный в резервуаре для воды, нагреваемой источником тепла, инжекторный узел, узел загрузки, включающий поворотное устройство для контейнеров с контейнерными ячейками, содержащими картриджи, и систему электронного управления. Револьверный механизм включает в себя раму, пластину и вал револьверного устройства, соединяющий револьверную пластину с револьверной рамой для обеспечения вращения посредством двигателя револьверного устройства. Система регулирования воды в указанном устройстве включает источник воды, такой как кран, водопроводные трубы, вторичный источник воды, откачивающий насос для подачи воды под давлением и датчик расхода. Система электронного управления контролирует работу откачивающего насоса, датчика расхода, источника воды, электромагнитного клапана и т.д. Инжекторный узел включает в себя инжекторное сопло, головку инжектора, способную вертикально перемещаться посредством кулачковой системы, приводной двигатель и эксцентриковый кулачок. Когда эксцентриковый кулачок вращается, паразитное зубчатое колесо толкает опорную пластину вниз таким образом, чтобы головка инжектора входила в контакт с картриджем контейнера. Затем система электронного управления реверсирует кулачковую систему и головка инжектора возвращается в свое исходное положение.
Недостатком указанного аппарата является то, что он сложен и громоздок по сравнению с машиной настоящего изобретения, так как указанный аппарат требует наличия резервуара горячей воды вместимостью от 7 до 19 литров, теплообменника, установленного внутри этого резервуара и сети водяных трубопроводов, кроме того, большого числа электрических, электронных и механических компонентов по сравнению с устройством настоящего изобретения.
Другим недостатком указанного аппарата является то, что используемый в нем контейнер относительно сложен и поэтому может оказаться более сложным в изготовлении и относительно более дорогим по сравнению с контейнером простой конструкции, используемой в настоящем изобретении. В указанном аппарате контейнер имеет термопластическую вставку со множеством отверстий, имеющихся в верхней части контейнера, вставка в дальнейшем покрывается фольгой. Нижняя часть контейнера сделана из фильтровальной бумаги или из фольги с шероховатым участком, которая отделяется, когда горячая вода под давлением впрыскивается в контейнер. Горячая вода под давлением входит в контейнер через отверстия во вставке и вытекает через шероховатый участок. Сложность и более высокая стоимость указанного контейнера приводит к увеличению конечной цены в расчете на чашку напитка, выдаваемого потребителям.
Далее вода в указанном аппарате поступает в контейнер сверху и вытекает через нижнюю часть, что приводит к необходимости применения фильтровальной бумаги с отверстиями с одной стороны и приспособлениями для обеспечения вытекания воды с другой стороны.
Еще одним недостатком указанного аппарата является то, что аппарат нагревает воду в теплообменниках, и вода, нагретая таким образом, в свою очередь, нагревает воду, протекающую в трубе, расположенной внутри теплообменника. Указанное устройство поэтому не является энергосберегающим по сравнению с устройством настоящего изобретения, которое обходится без теплообменника, а горячая вода, требуемая для заваривания, нагревается непосредственно внутри загерметизированного бойлерного бака посредством нагревательного элемента.
Еще одним недостатком указанного аппарата является то, что фольга на верхней части контейнера прокалывается отдельным инжекторным устройством со сложной конфигурацией инжекторного сопла, инжекторной головки, эксцентриковой системы, эксцентрикового кулачка, приводного ремня, опорной пластины паразитного зубчатого колеса, рамы инжектора и целого ряда направляющих колес В настоящем же изобретении инжекторное сопло остается закрепленным на основании аппарата, а плунжер заварочного подузла прижимает контейнер, пористая мембрана которого обращена лицевой стороной вниз, к коническому наконечнику инжекторного сопла, что приводит к прокалыванию пористой мембраны, обеспечивая таким образом поступление горячей воды под давлением из бойлерного бака в контейнер через внутреннюю полость инжекторного сопла.
Краткое изложение изобретения
Устройство настоящего изобретения может выполнять автоматическое заваривание свежего горячего напитка и его дозированное распределение с использованием одиночного порционного контейнера в течение короткого времени от 15 до 20 сек. Конвейер для контейнеров оригинальной конструкции с внутренним контуром на его переднем конце и вращаемый электродвигателем способен выполнять множество функций благодаря вращательному перемещению в достаточно горизонтальной плоскости и надежному удерживанию контейнера в пределах внутреннего контура на переднем конце, который выровнен с контуром контейнера. Функции, выполняемые конвейером для контейнеров, включают перемещение контейнера с лотка в заварочный подузел с точным позиционированием его на дисковом фильтре в заварочном подузле без какого-либо направляющего канала, предусматриваемого в аппарате, и последующее удаление использованного контейнера в бункер для отходов. Это значительно упрощает конструкцию и минимизирует число механических компонентов.
Аппарат удобен для потребителя и прост в эксплуатации, поскольку оператор/пользователь должен лишь указать свой выбор, повернув переключатель на электронной панели управления в соответствии со своими предпочтениями к типу напитка, такому как «крепкий», «слабый», «с молоком», «без молока» и т.д. Сигнал передается с помощью электронной панели управления на электронный процессор, который приводит в действие электрические компоненты других подузлов в требуемой последовательности, и аппарат автоматически выполняет все необходимые операции, в результате чего приготовляется порционная чашка горячего напитка, готового к употреблению и соответствующего вкусу потребителя. Диапазон автоматических операций устройства начинается от перемещения и позиционирования контейнера в заварочном подузле, впрыскивания горячей воды под давлением в контейнер, содержащий завариваемый продукт, удаления использованного контейнера в бункер для отходов и т.д., до отбора молока из контейнера с жидким молоком, нагревании молока в смесительной камере паром от водонагревательного узла и наливании подогретого таким образом молока непосредственно в порционную чашку, когда молоко дозируется согласно приготовляемому напитку. Каждая отдельная порция, приготовляемая аппаратом, сохраняет вкус и аромат.
В устройстве имеется датчик, помещенный под каждым лотком. Датчик, расположенный под первым лотком, который находится ближе всего к заварочному подузлу, определяет наличие одиночных порционных контейнеров на лотке. Если он обнаруживает, что этот лоток пуст, он подает сигнал на электронный процессор, которые заставляет конвейер для контейнеров сдвинуться в положение за вторым лотком и перемещать контейнеры оттуда в заварочный подузел. Датчик, помещенный под вторым лотком, ощущает, когда этот лоток пустеет и направляет сигнал на электронный процессор, который в свою очередь заставляет конвейер перемещаться в исходное или начальное положение за первым лотком, вызывая останов заварочного процесса в заварочном подузле до пополнения пустых лотков новыми контейнерами посредством отключения подачи питания на электромагнитный пневмоклапан, и одновременно посылает сигнал на панель электронного дисплея для выдачи сообщения оператору о необходимости пополнения пустых лотков новыми контейнерами. Такое наличие датчиков повышает возможности работы аппарата оперировать со значительно большим запасом контейнеров, уложенных в целом ряде неподвижных лотков для обеспечения спроса на масштабное приготовление, как например в офисах и т.д. Это также устраняет необходимость отдельного двигателя и сопутствующего механизма для вращения базовой пластины, на которой закреплены лотки с контейнерами, как известно из уровня техники.
Дисковый фильтр с отверстиями менее 250 микрон и пористая мембрана, используемая для закрытия и герметизации завариваемого материала, содержащегося в одиночных порционных контейнерах, предотвращает вытекание мелких частиц завариваемого продукта из контейнера вместе с приготовленным напитком и их попадание в порционную чашку, обеспечивая таким образом высокое качество получаемой жидкости.
Герметичный бойлерный бак сохраняет воду при высокой температуре без потери растворенного кислорода, содержащегося в воде, что улучшает качество напитка, в особенности чая. Использование герметизированного бойлерного бака также повышает энергосбережение аппарата. Заварочный подузел, используемый в настоящем изобретении, сохраняет достаточную герметичность во время заваривания, что предотвращает улетучивание аромата и других летучих химических веществ. Такие химические вещества, которые остаются в приготовленной жидкости, создают дополнительные вкус, букет и аромат дозируемого горячего напитка.
В одном варианте конструкции воздух, сжимаемый воздушным компрессором и закачиваемый и хранящийся в резервуаре хранения воздуха, приводит в действие пневматический цилиндр с помощью электромагнитного пневмоклапана, таким образом пневматический цилиндр быстро перемещает поршень аппарата вверх и вниз в заварочной камере во время заварочного процесса.
Одиночные порционные контейнеры, используемые в устройстве, имеют простую конструкцию и не содержат никаких механизмов, встроенных во внутреннем пространстве контейнеров, тем самым обеспечивая более дешевое изготовление одиночных порционных контейнеров, соответственно снижая цену из расчета на одну порционную чашку. Аппарат способен приготавливать большое разнообразие напитков, включая нерастворимые вещества и другие материалы, которые могут быть заложены в эти контейнеры. Такие завариваемые материалы, нерастворимые и другие материалы, которые могут использоваться в контейнерах, включают, не ограничиваясь этим, такие продукты как чай, кофе, материалы растительного происхождения, такие как фрагменты цветов, например жасмина, фрагменты овощей, например морковь и лук, продукты животного происхождения, например мед или какой-либо иной подходящий сухой напиток или продукт, который можно использовать в контейнере.
В заварочном подузле настоящего изобретения используется инжекторное сопло с коническим наконечником, которое способно выполнять как функции прокалывания пористой мембраны одиночного порционного контейнера, так и впрыскивания горячей воды под давлением из герметичного бойлерного бака во внутреннее пространство контейнера, что приводит к завариванию материала, содержащегося внутри контейнера. Устройство обеспечивает требования гигиены, поскольку осуществляет операции полностью автоматически без вмешательства человека, а также автоматическое, без расплескивания, удаление использованных контейнеров в бункер отходов.
Ввиду сказанного выше, следовательно, целью настоящего изобретения является создание устройства, которое способно выполнять автоматическое приготовление свежих напитков и их распределение, в котором завариваемый материал содержится в одиночном порционном контейнере, а свежезаваренная жидкость автоматически дозируется прямо в порционную чашку.
Другой целью настоящего изобретения является создание устройства, которое заваривает и дозирует каждую отдельную порцию с сохранением постоянства вкуса и аромата так же, как напиток свежеприготовленный вручную в то же время и в том же месте.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, которое может обеспечить приготовление широкого разнообразия горячих заваренных напитков, впрыскивания горячей воды или приготовление других горячих напитков согласно завариваемому материалу, нерастворимому или другому продукту, содержащемуся в одиночном порционном контейнере, включая, но не ограничиваясь этим, такие продукты как чай, кофе, материалы растительного происхождения, такие как фрагменты цветов, например жасмина, фрагменты овощей, например морковь и лук, продукты животного происхождения, например мед или какой-либо иной подходящий сухой напиток или продукт, который можно использовать в контейнере.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, позволяющего оператору приготавливать напитки разной крепости, в соответствии с требованиями потребителя, как например, «крепкий», «слабый», «с молоком» и «без молока» без какого-либо манипулирования вручную количеством завариваемого материала или регулированием температуры.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего заваривание со сравнительно высокой скоростью, с использованием оптимальных температур, давления и расхода воды в заварочном контейнере. Это делает устройство особенно подходящим для заваривания большого количества чашек за короткое время, что требуется в таких местах, как офисы и коммерческие предприятия.
Дальнейшей целью настоящего изобретения является обеспечение устройства, в котором все заварочные и дозирующие операции автоматизированы. Автоматические операции включают в себя передачу и позиционирование одиночного порционного контейнера в заварочном устройстве, приготовление завариваемого продукта в контейнере горячей водой под давлением из герметичного бойлерного бака, впрыскиваемой через инжекторное сопло, налив заваренной жидкости в порционную чашку, удаление использованных контейнеров в бункер отходов и добавление подогретого молока в чашку с напитком при дозировании молока в соответствии с видом напитка. Потребитель/оператор должен лишь активизировать переключатель на электронной панели управления согласно выбранному им типу горячего напитка, и устройство выполняет все указанные выше операции автоматически и разливает заказанный горячий напиток согласно требованиям потребителя. Это обеспечивает удобство и простоту в эксплуатации даже для неспециалиста.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, в котором функции неоднократного прокалывания пористой мембраны одиночного порционного контейнера, а также впрыскивания горячей воды, подаваемой под давлением, для заваривания, выполняются с помощью лишь одного приспособления, уменьшая тем самым сложность конструкции заварочного устройства.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, в котором инжекторное сопло прокалывает пористую мембрану до самого верха контейнера, который находится в перевернутом положении, побуждая впрыскиваемую воду выплескиваться назад, что приводит к равномерному распределению горячей воды под давлением внутри контейнера и заваривания каждой мельчайшей частицы продукта, содержащегося в контейнере.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, которое использует одиночные порционные контейнеры простой конструкции с низкой стоимостью по сравнению с некоторыми дорогими контейнерами сложной конструкции, известными в уровне техники (которые включают в себя прокалывающие или впрыскивающие средства), и поэтому одиночные порционные контейнеры настоящего изобретения просты в изготовлении и экономически выгодны, таким образом стоимость их из расчета на чашку является приемлемой для потребителей на развивающихся рынках.
Другой дальнейшей целью настоящего изобретения является создание устройства, которое использует простые и неподвижные лотки, содержащие пачку перевернутых одиночных порционных контейнеров, тем самым сводя к минимуму число прецизионных деталей, требуемых для выравнивания контейнеров в лотках и таким образом уменьшая объем техобслуживания.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, которое является гигиеничным, так как устройство не требует вмешательства человека во время всего заварочного процесса и включает в себя автоматический механизм распределения, который обеспечивает удаление использованных контейнеров в бункер отходов без проливания.
Другой дальнейшей целью настоящего изобретения является создание устройства, в котором на верхней части одиночного порционного контейнера нержавеющий дисковый фильтр, изготовленный из пищевого материала и имеющий мелкие отверстия до 250 микрон, вместе с пористой мембраной, препятствует вытеканию мельчайших частиц заварочного продукта в порционную чашку вместе с заваренной жидкостью, обеспечивая тем самым высокое качество дозированного горячего напитка.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, в котором используется полностью герметизированный бойлерный бак, в котором хранится вода при высоких температурах без потери содержащегося в воде кислорода, которое обеспечивает вкус и качество приготовленного напитка, особенно чая.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, в котором заварочный подузел остается в значительной степени герметичным, что предотвращает улетучивание летучих химических веществ, которые придают дополнительный аромат, букет и вкус приготовленного свежего горячего напитка. Эти летучие вещества, которые остаются в приготовленной жидкости, усиливают букет, вкус и аромат дозированного горячего напитка.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, в котором используется полностью герметичный бойлерный бак, делающий устройство энергосберегающим.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет проиллюстрировано чертежами, которые предназначены для иллюстрации одного из вариантов конструкции, в качестве которого может применяться настоящее изобретение. Цифры, сопровождающие чертежи, не предназначены для использования их в качестве ограничения в отношении объема настоящего изобретения. Следует отметить, что изобретение не считается ограниченным точной конструкцией, отображенной этими чертежами. Предполагается, что любые модификации, переделки или соответствующие изменения со стороны лиц, квалифицированных в этом уровне техники, применяющем принципы и функциональные особенности воплощенные в настоящем изобретении, будут оставаться в рамках настоящего изобретения. В сопровождающих чертежах:
Фиг.1: показывает внешний вид устройства настоящего изобретения в плане.
Фиг.2: показывает общий вид устройства настоящего изобретения, помещенного в корпус.
Фиг.3: показывает водонагревательный подузел.
Фиг.4: показывает подузел конвейера для контейнеров в соединении с заварочным устройством.
Фиг.5: показывает пространственное изображение подузла конвейера для контейнеров в соединении с заварочным подузлом.
Фиг.6(a): показывает конвейер для контейнеров в исходном или начальном положении за первым лотком.
Фиг.6(b): показывает соосность внутреннего контура конвейера для контейнеров с контейнером и перемещение и точное позиционирование контейнера в заварочном подузле.
Фиг.6(c): показывает конвейер для контейнеров между первым лотком и заварочным подузлом в ожидании завершения заварочного процесса.
Фиг.6(d): показывает конвейер для контейнеров с внутренними контуром, совмещенным с использованным контейнером в момент его удаления в бункер отходов.
Фиг.7: показывает пространственное изображение заварочного подузла.
Фиг.8: показывает подузел подачи молока.
Фиг.9: показывает схематические соединения электронного процессора.
Фиг.10a, b, c: показывают конструкцию трех иллюстративных вариантов одиночного порционного контейнера, содержащего заварочный продукт.
Описание изобретения по отношению к чертежам
Согласно настоящему изобретению представлено устройство для автоматического приготовления свежих горячих напитков и их дозированного распределения, которое автоматически заваривает заварочный продукт, содержащийся в одиночном порционном контейнере и распределяет горячий напиток в течение короткого времени: от 15 до 20 секунд. Отдельные порции свежезаваренного горячего напитка постоянны по вкусу и аромату и подобны напиткам, приготавливаемым вручную в то же время и в том же месте. Готовые чашки с горячим напитком, дозируемые устройством, соответствуют предпочтениям потребителя, таким как «крепкий», «слабый», «с молоком», «без молока» и т.д. в соответствии с сигналом, выдаваемым переключателем, расположенным на электронной панели управления устройства. Устройство настоящего изобретения, будучи полностью автоматическим и эффективным по затратам времени, особенно подходит, но без ограничения этим, для спроса на масштабную работу, такую как в офисах, ресторанах, для официальных приемов, собраний и т.д.
На фиг.1. Устройство настоящего изобретения помещено в корпус (700), передняя сторона которого имеет дверцу, закрепленную на нем на петлях. Электронная панель управления (600), имеющая некоторое число переключателей, таких как (610), расположена на указанной передней дверце корпуса (700). Указанные переключатели (610) имеют внутренние соединения посредством электрических кабелей с электронным процессором (500) (фиг.2), размещенные внутри корпуса (700). Каждый переключатель (610) соответствует определенному виду горячего напитка, выбираемому оператором согласно предпочтениям потребителя, таким как «крепкий», «слабый», «с молоком», «без молока» и т.д. В соответствии с предпочтением потребителя вида горячего напитка оператор или потребитель выбирает соответствующий переключатель (610) на электронной панели управления (600). Сигнал, вызванный этой входной командой, передается на электронный процессор (500) (фиг.2) через соединительные электрические кабели. В соответствии с этой входной командой электронный процессор (500) (фиг.2) приводит в действие необходимые электрические компоненты в отдельных подузлах, что приводит к автоматическому распределению заказанных горячих напитков в порционную чашку.
Панель электронного дисплея (601) расположена на передней дверце корпуса (700). Панель электронного дисплея (601) отображает текущий функциональный статус устройства, например «готов к выдаче», «в процессе выдачи» и т.д. В передней дверце корпуса (700) также имеется зона раздачи для размещения порционной чашки (19), так что имеется прямой поток приготовленной жидкости из заварочной камеры (65) (фиг.2) в эту порционную чашку (19) через раздаточную трубку (17) (фиг.2), а также подогретого жидкого молока из камеры (14) (фиг.2) смешивания с молоком, когда происходит дозирование молока в эту порционную чашку (19) через раздаточную трубку (86).
(Фиг.2). Резервуар (2) для воды помещается снаружи корпуса (предпочтительно) (700). Вода из резервуара (2) закачивается с помощью водяного насоса (1) через трубку (16) и подается в герметизированный бойлерный бак (3) через соединительный патрубок (11). Верхний конец герметизированного бойлерного бака (3) присоединен с помощью патрубка (15) к резервуару (2) для воды посредством электромагнитного клапана сброса давления (7), который управляется датчиком давления (8).
К фиг.2. Устройство настоящего изобретения внутри указанного корпуса (700) включает в себя подузел (100) подогрева воды, подузел (200) конвейера для контейнеров, подузел (300) подачи молока, заварочный подузел (400) и электронный процессор (500). Указанный электронный процессор (500) подсоединен электрическими кабелями к электронной панели управления (600) (фиг.1), размещенной на передней дверце указанного корпуса (700) (фиг.1). Электронный процессор (500) получает сигналы с электронной панели управления (600) (фиг.1) посредством соединительных электрическим кабелей.
Устройство также включает в себя воздушный компрессор (120), который сжимает воздух и закачивает этот сжатый воздух в присоединенный резервуар (110) для сжатого воздуха, который представляет собой полый металлический цилиндр. Резервуар (110) для сжатого воздуха подсоединен к электромагнитному пневмоклапану (83) через соединительный патрубок (117), а также к электромагнитному пневмоклапану (115) через соединительный патрубок (116). Указанный электромагнитный пневмоклапан (115) далее соединяется с пневматическим цилиндром (61) в заварочном подузле (400) с помощью соединительного патрубка (119). Сжатый воздух из резервуара (110) для сжатого воздуха используется для управления пневматическим цилиндром (61) и трубкой Вентури (81).
К фиг.3. Подузел (100) подогрева воды включает в себя водяной насос (1), который забирает воду из резервуара (2) для воды через патрубок (16), выполненный из пищевого материала. Вода накачивается с помощью указанного водяного насоса (1) в герметизированный бойлерный бак (3) с помощью соединительного патрубка (11), выполненного из пищевого материала. Резервуар (2) для воды размещается снаружи корпуса (700) (фиг.1) (предпочтительно). Вода в герметизированном бойлерном баке (3) подогревается с помощью нагревательного элемента (4), который нагревает воду до заданной температуры, регулируемой температурным датчиком (9). Использование герметизированного бойлерного бака (3) делает устройство энергосберегающим. Обычно вода в герметизированном бойлерном баке (3) поддерживается в температурном диапазоне от 60 до 160°C, предпочтительно от 90 до 140°C. Герметизированный бойлерный бак (3) поддерживает высокую температуру воды, не допуская утечки кислорода, растворенного в воде, тем самым улучшая качество заваренного напитка, особенно чая. Использование горячей воды при высокой температуре для заваривания в заварочном подузле (400) (фиг.2) также обеспечивает быстрое экстрагирование заваренного напитка. Выпускной электромагнитный клапан (5) установлен на герметизированном бойлерном баке (3), который обеспечивает подачу горячей воды для заваривания в заварочный подузел (400) (фиг.2) через соединительный патрубок (70), изготовленный из пищевого материала. Другой выпускной электромагнитный клапан (6) установлен на герметизированном бойлерном баке (3), обеспечивающем подачу пара для подогрева молока в камере (14) (фиг.2) смешивания с молоком с помощью соединительного патрубка (13), выполненного из пищевого материала.
Давление в герметизированном бойлерном баке (3) определяется датчиком давления (8) и обычно поддерживается в диапазоне от 15 до 45 фунтов на 1 кв. дюйм. Когда давление превышает заданную величину, электромагнитный клапан (7) сброса давления, имеющийся на верхней стороне герметизированного бойлерного бака (3), активизируется с помощью датчика давления (8), который сбрасывает чрезмерное давление изнутри герметизированного бойлерного бака (3) через патрубок (15), который обеспечивает поддержание давления внутри герметизированного бойлерного бака (3) ниже максимального установленного уровня. Это предохраняет герметизированный бойлерный баке (3) от вероятности создания чрезмерного давления внутри него. Герметизированный бойлерный баке (3) также оснащен манометром (10) для визуального слежения за давлением внутри герметизированного бойлерного бака (3).
К фиг.4 и 5. Подузел (200) конвейера контейнеров включает в себя конвейер (31) нового типа для контейнеров, имеющий единый вал (41), расположенный внизу вокруг срединной части своего переднего криволинейного контура. Конвейер (31) для контейнеров может поворачиваться на едином валу (41) по часовой стрелке и против часовой стрелки в достаточно горизонтальной плоскости, в пределах пространства между базовой пластиной (32) и опорной пластиной (37) лотка. Единый вал (41) сопряжен с механизмом (33) толкателя, расположенным под базовой пластиной (32) с помощью фланца (73), установленного на базовой пластине (32). Механизм (33) толкателя входит в зацепление с шестерней (35) двигателя (34) толкателя так, что когда шестерня (35) двигателя вращается двигателем (34) толкателя, это вызывает вращение механизма (33) толкателя в противоположном направлении. Когда это происходит, это также приводит к вращению конвейера (31) контейнеров в том же направлении, что и механизм (33) толкателя.
Одиночные порционные контейнеры (18), содержащие заварочный продукт (111) (фиг.10a, 10b, 10c) уложены в перевернутом положении в ряде неподвижных лотков, таких как лоток (36) и лоток (38), представляющих собой вертикальные полые трубки. Эти лотки расположены над верхней поверхностью опорной пластины (37) лотков. Лотки (36, 38) выступают вертикально вверх из отверстий (91, 91), сделанных на опорной пластине (37) лотка. Отверстия (91, 91) совпадают по размерам и форме внутренним размерам и форме лотков (36, 38). Лотки (36, 38) имеют одну или несколько вертикальных прорезей (46), простирающихся от верха до низа лотков (36, 38) для облегчения загрузки и укладывания в них контейнеров (18). Эти лотки (36, 38) сконструированы для укладывания в них до 100 одиночных порционных контейнеров (18) в каждом в перевернутом положении и с пористой мембраной (112) (фиг.10(a), 10(b), 10(c), обращенной лицевой стороной вниз. Следует отметить, что лотки (36, 38) могут иметь различную конфигурации в соответствии с конфигурацией контейнеров (18), которые также могут менять конфигурацию (как показано на фиг.10(a), 10(b), 10(c)). Например, лотки (36, 38) могут быть круглого сечения вместо прямоугольного, когда контейнеры (18) имеют круглую конфигурацию вместо прямоугольной. Одиночные порционные контейнеры (18) могут плавно перемещаться вниз по лоткам (36, 38), а также через совмещаемые отверстия (91, 91), откуда они перемещаются и позиционируются конвейером (31) контейнеров в заварочный подузел (400).
Датчик (39) закреплен под базовой пластиной (32) и ниже лотка (36), который выдает сигнал на электронный процессор (500) (фиг.2), когда этот лоток (36) пуст, т.е. в нем не остается контейнеров (18). Когда датчик (39) определяет, что лоток (36) пуст, датчик (39) посылает сигнал на электронный процессор (500) (фиг.2), который в свою очередь активизирует двигатель (34) толкателя, заставляя конвейер (31) контейнеров поворачиваться по часовой стрелке в положение позади лотка (38), пока он не активизирует ограничитель хода (48), который направляет сигнал на электронный процессор (500) (фиг.2) для останова дальнейшего движения по часовой стрелке конвейера (31) контейнеров посредством деактивизации двигателя (34) толкателя.
Ниже базовой пластины (32) и под лотком (38) установлен датчик (40), который выдает сигнал на электронный процессор (500) (фиг.2), когда этот лоток (38) пуст, т.е. на нем не остается контейнеров (18). Когда датчик (40) определяет, что лоток (38) пуст, датчик (40) посылает сигнал на электронный процессор (500) (фиг.2), который в свою очередь активизирует двигатель (34) толкателя, заставляя конвейер (31) контейнеров поворачиваться против часовой стрелки. Это приводит к вращательному движению внутреннего контура (75) конвейера (31) контейнеров в положение позади лотка (36), пока он не активизирует ограничитель хода (52), который направляет сигнал на электронный процессор (500) (фиг.2), который в свою очередь останавливает дальнейшее вращательное движение конвейера (31) контейнеров путем отключения подачи питания на двигатель толкателя конвейера (31) контейнеров посредством отключения подачи питания на двигатель (34) толкателя. Одновременно, электронный процессор (500) также останавливает, пока не будут пополнены лотки (36, 38) новыми контейнерами (18), процесс заваривания в заварочном подузле (400) путем отключения подачи питания на электромагнитный пневмоклапан (115), а также посылает сигнал на панель (601) (фиг.1) электронного дисплея, чтобы выдать сообщение оператору пополнить лотки (36, 38) контейнерами (18). Таким образом датчик (40) препятствует процессу заваривания в узле, когда оба лотка (36) и (38) пусты. Датчики (39, 40) увеличивают возможность устройства оперировать с большим количеством контейнеров (18), уложенных в несколько лотков, таких как (36, 38) для удовлетворения масштабного спроса в течение короткого времени.
Следует отметить, что хотя на чертежах показан вариант конструкции настоящего изобретения, имеющий два лотка (36, 38), прикрепленных к опорной пластине (37) лотков через совмещенные по размерам отверстия (91,91), тем не менее, большее количество таких лотков (36, 38), соответствующих конфигурации контейнеров (18) можно применять и приспосабливать к опорной пластине (37) лотков, изменяя соответствующим образом опорную пластину (37) лотков, конвейер (31) контейнеров и сопутствующие компоненты. Двигатель (34) толкателя установлен на плите (45) двигателя с применением соответствующего крепежа, а плита (45) двигателя закреплена ниже, к базовой пластине (32) с помощью крепежных деталей, таких как четыре болта (47, 47, 47, 47). Конвейер (31) контейнеров имеет криволинейный контур, который обеспечивает его непрерывное вращение в горизонтальной плоскости по часовой стрелке или против часовой стрелки в пределах пространства между базовой пластиной (32) и опорной пластины (37) лотков. Передний конец конвейера (31) контейнеров имеет внутренний контур (75), который совмещается с внешним контуром контейнера (18). Благодаря этому, когда этот передний конец конвейера (32) контейнеров входит в контакт с контейнером (18) во время вращения против часовой стрелки, он совмещается с внешним контуром контейнера (18), плотно удерживает контейнер (18) в пределах его внутреннего контура (75) и передает контейнер (18) с лотка (36 или 38) в заварочный подузел (100) без какого-либо направляющего канала. Конвейер (210) контейнеров после этого точно позиционирует контейнер (18), размещенный над дисковым фильтром (63), который расположен на удерживающей пластине 64 дискового фильтра в заварочном подузле (400). Точное позиционирование контейнера (18) в в заварочном подузле (400) обеспечивается ограничителем хода (49), как описано далее по тексту.
Подузел (200) конвейера контейнеров содержит различные ограничители хода (48, 49, 50, 51, 52), которые, при активизации останавливают вращательное движение конвейера (31) по часовой стрелке или против нее в определенных положениях путем подачи сигнала на электронный процессор (500) (фиг.2), который в свою очередь отключает подачу питания на двигатель (34) толкателя. Ограничитель хода (49) обеспечивает останов дальнейшего вращения против часовой стрелке конвейера (31) контейнеров после точного позиционирования контейнера (18) над дисковым фильтром (63) в заварочном подузле (400), как показано на фиг.6 (b). Ограничитель хода (50) обеспечивает останов вращения конвейера (31) по часовой стрелке и обеспечивает удерживание конвейера (31) контейнеров между лотком (36) и заварочным подузлом (400), пока не будет завершено заваривание завариваемого продукта (111) (фиг.10а, 10b, 10c), находящегося в контейнере (18), как показано на фиг.6(c). Ограничитель хода (51) обеспечивает останов вращения конвейера (31) контейнеров против часовой стрелки после того, как использованный контейнер (18) удаляется конвейером (31) контейнеров (как показано на фиг.6 (d) в бункер отходов (79), размещенный рядом с заварочным подузлом (400). Ограничитель хода (52) обеспечивает останов вторичного вращения конвейера (31) контейнеров по часовой стрелке, когда внутренний контур (75) конвейера (31) контейнеров займет положение сзади лотка (36), как показано на фиг.6(a)). Ограничитель хода (48) обеспечивает останов вращения конвейера (31) контейнеров по часовой стрелке в положении сзади лотка (38), когда лоток (36) определяется датчиком (39) как пустой. Когда ограничитель хода (40) определяет лоток (38) так же как пустой, ограничитель хода (52) активизируется, что обеспечивает останов вращения конвейера (31) контейнеров против часовой стрелки после того, как он вновь достигнет своего исходного/начального положения позади лотка (36) (как показано на фиг.6(a).
К фиг.7. Заварочный подузел (400) включает в себя приводные приспособления для продвижения поршня (62) заварочного устройства, как например, пневматического цилиндра (61) с поршневым штоком (71), установленного на опорной пластине (68) с указанным поршневым штоком (71), установленным через размерно совмещенное круглое отверстие (97) на указанной опорной пластине (68). Альтернативными приводными приспособлениями для перемещения вниз поршня (62) заварочного устройства мог бы быть гидравлический цилиндр или электромеханический линейный исполнительный механизм.
Над удерживающей пластиной (64) дискового фильтра размещен перфорированный дисковый фильтр (63), изготовленный из нержавеющего пищевого металла, который опирается на три пружины (69), расположенные между удерживающей пластиной (64) дискового фильтра и заварочной камерой (65). Удерживающая пластина (64) дискового фильтра установлена через размерно совмещенное отверстие (95) на базовой пластине (32). Дисковый фильтр (63) имеет очень мелкие отверстия, до 250 микрон, которые предотвращают прохождение и попадание мельчайших частиц заварочного продукта (111) (фиг.10a, 10b, 10c) в порционную чашку (19) (фиг.2).
Заварочная камера (65) закреплена под базовой пластиной (65) с ее открытой верхней частью, совмещенной с отверстием (95). Заварочная камера (65) в закрепленном положении также совмещена с поршнем заварочного устройства (62) так, что во время движений поршня (62) вверх и вниз, сообщенного ему поршневым штоком (71), поршень заварочного устройства (62) способен перемещать удерживающую пластину (64) дискового фильтра вдоль дискового фильтра (63) и контейнера (18), размещенного над ней, вверх и вниз в корпус заварочной камеры (65) плавно, с плотным прилеганием и непрерывно. Основание заварочного устройства (66) прикреплено (с возможностью снятия) к нижней части заварочной камеры (65) с помощью крепежа. Инжекторное сопло (12) удобно установлено (с возможностью снятия) к указанному основанию заварочного устройства (66) с помощью фланца. Благодаря этому в любой момент времени инжекторное сопло (12) может быть легко отсоединено для чистки или технического обслуживания. Выпускной порт (67) для жидкости имеется у основания (66) заварочного устройства, которое позволяет заваренной жидкости вытекать из камеры (65) заваривающего устройства в порционную чашку (19) (фиг.2) через дозирующий патрубок (17) (фиг.2), который изготовлен из пищевого материала.
Пневматический фильтр (61) присоединен через соединительный патрубок (119) (фиг.2) к электромагнитному пневмоклапану (115), который в свою очередь соединяется через соединительный патрубок с резервуаром (110) сжатого воздуха. Пневматический цилиндр (61) управляется с помощью сжатого воздуха, забираемого из указанного резервуара (110) сжатого воздуха, поток которого регулируется электромагнитным пневмоклапаном (115). Такая компоновка позволяет быстро перемещать вверх и вниз поршень (62) заварочного устройства в заварочную камеру (65) во время процесса заваривания, что значительно уменьшает временной цикл из расчета на порцию.
Инжекторное сопло (12) представляет собой трубку, изготовленную предпочтительно из нержавеющего пищевого металла, как например, нержавеющей стали, которая присоединена к герметичному бойлерному баку (3) (фиг.2) посредством выпускного электромагнитного клапана (5) (фиг.2) через соединительный патрубок (70) (фиг.2). Указанное инжекторное сопло (12) снабжено коническим наконечником, которое способно прокалывать пористую мембрану (112) (фиг.10а, 10b, 10c), герметизирующую содержимое контейнера (18), когда контейнер (18) прижат к инжекторному соплу (12) поршнем устройства (62) во время перемещения вниз, сообщаемого ему поршневым штоком (71). Как только пористая мембрана (112) (фиг.10a, 10b, 10c) контейнера (18) прокалывается таким образом, конический наконечник инжекторного сопла (12) направляет горячую воду, подаваемую под давлением, протекающую через его внутреннюю полость, из герметичного бойлерного бака (3) (фиг.2) в полость контейнера (18). Конический наконечник инжекторного сопла (12) прокалывает контейнер (18), находящийся в перевернутом положении, до его верхнего конца, что приводит к обратному выплескиванию горячей воды под давлением внутри контейнера (18), вызывая равномерное распределение горячей воды под давлением во внутреннем пространстве контейнера (18), обеспечивая таким образом тщательное заваривание каждой мелкой частицы завариваемого продукта (111) (фиг.10а, 10b, 10c), содержащегося внутри контейнера (18).
К фиг.8. Подузел подачи молока (30) сконструирован для приемки молока из контейнера (85) жидкого молока. В него включена трубка Вентури (81), оснащенная всасывающим патрубком (84), изготовленным из пищевого материала, которая вставляется в контейнер (85) жидкого молока. Трубка Вентури (81) также присоединена к камере (14) смешивания с молоком соединительным патрубком (88), изготовленным из пищевого материала. Выпускной электромагнитный клапан (6) для пара, который одним своим концом присоединен к герметичному бойлерному баку (3) (фиг.2), другим своим концом соединен с камерой (14) смешивания с молоком посредством соединительного патрубка (13), изготовленного из пищевого материала. Электромагнитный пневмоклапан (83) присоединен к резервуару сжатого воздуха (110) (фиг.2) посредством соединительного патрубка (117), изготовленного из пищевого материала. Распределительная трубка (86), выполненная из пищевого материала, перемещает подогретое молоко из камеры смешивания с молоком (14) в порционную чашку (19) (фиг.2).
Когда электромагнитный пневмоклапан (83) открыт, он обеспечивает выход сжатого воздуха из резервуара (110) (фиг.2) сжатого воздуха в трубку Вентури (81), создавая таким образом вакуум внутри трубки Вентури (81), благодаря чему молоко отсасывается из контейнера (85) жидкого молока через всасывающую трубку (84) и направляется в камеру (14) смешивания с молоком через соединительный патрубок (88). В то же время пар впрыскивается в камеру (14) смешивания с молоком из герметичного бойлерного бака (3) (фиг.2) через выпускной электромагнитный клапан (6) по соединительному патрубку (13). Этот пар подогревает молоко в камере (14) смешивания с молоком и молоко, подогретое таким образом, наливается посредством дозировочного патрубка (86) в порционную чашку (19) (фиг.2). Через верхнюю часть камеры (14) смешивания с молоком проходит выпускная трубка (87) для выпуска сжатого воздуха, выходящего из электромагнитного пневмоклапана (83).
К фиг.9. Электронный процессор (500) соединен с помощью электрических кабелей к панели (600) электронного управления, имеющейся на передней дверце корпуса (700) (фиг.1). Электронная панель (600) управления принимает входной сигнал от оператора устройства, касающийся предпочтения потребителем требуемого ему вида горячего напитка при выборе одного из переключателей (610) на электронной панели (600) управления. Электронная панель (600) управления посылает сигнал на электронный процессор (500) посредством подсоединения электрических кабелей. Электронный процессор (500) в свою очередь управляет операциями двигателя (34) толкателя, выходного электромагнитного клапана (5) для горячей воды под давлением, выходного электромагнитного клапана (6) для пара, электромагнитного пневмоклапана (83), нагревательного элемента (4), водяного насоса (1) и электромагнитного клапана (115). На основании выбора на электронной панели (600) управления электронный процессор (500) приводит в действие требуемые электрические компоненты других подузлов в нужной последовательности, и устройство автоматически заваривает и дозирует желаемый вид горячего напитка в порционную чашку (19) (фиг.1).
К фиг.10a, 10b, 10c. Одиночный порционный контейнер (18) представляет собой приемник (118), изготовленный из достаточно жесткого пищевого материала, содержащий завариваемый продукт (111) для требуемого напитка. Открытая сторона приемника (118) покрыта и загерметизирована пищевой пористой мембраной (112), такой как фильтровальная бумага. Герметизация завариваемого продукта (111), содержащегося в контейнере (18) пищевой пористой мембраной (112), хранит завариваемый продукт (111) внутри контейнера согласно гигиеническим нормам. Завариваемый продукт (111) в контейнере (18) содержится в заранее определенном количестве, до 20 г, предпочтительно, в диапазоне от 0.1 до 12 г, в зависимости от природы завариваемого продукта (111).
Следует отметить, что контейнер (18) может быть различного конструктивного исполнения, как показано на фиг.10(a), фиг.10(b) и фиг.10(с). Содержимое контейнера (18) может быть загерметизировано пористой мембраной (112) из любого материала, который можно проколоть коническим наконечником инжекторного сопла (12) (фиг.7), когда контейнер (18) прижимается к нему во время движения вниз поршня (62) устройства (фиг.7), сообщенного ему поршневым штоком (71) (фиг.7). Лотки (36, 38) (фиг.2) также должны иметь конфигурацию и размеры, соответствующие конфигурациям и размерам контейнеров (18) так, чтобы контейнеры (18) могли укладываться в них в перевернутом положении, при котором один контейнер (18) уложен поверх другого, а пористая мембрана (112) обращена лицевой стороной вниз.
Работа устройства
Для начала работы устройства оператор загружает контейнеры (18) в лотки (36, 38) с пористой мембраной (112) контейнера (18), обращенной лицевой стороной вниз, и с контейнерами (18), уложенными один поверх другого. Вертикальная прорезь (46), сделанная в лотке (36) и в лотке (38), помогает оператору загрузить и уложить контейнеры (18) выровненными внутри лотков (36, 38). Во время этой операции загрузки контейнеров конвейер контейнеров (31) позиционирован в своем исходном или начальном положении и его внутренним контуром (75), находящимся за лотком (36), как показано на фиг.6(a). Во время загрузки лотка (36) контейнерами (18) самый нижний контейнер (18), содержащийся в нем, опирается на базовую пластину (32) непосредственно перед внутренним контуром (75) конвейера (31) контейнеров и на одном уровне с ним. Во время загрузки лотка (38) контейнерами (18) самый нижний контейнер (18), содержащийся в нем, опирается на верхнюю поверхность конвейера (31) контейнеров.
При работе с устройством оператор делает выбор переключателя (610) на электронной панели управления (600) согласно предпочтению потребителя относительно вида напитка, а входной сигнал посредством выбранного переключателя передается по электрическим кабелям на электронный процессор (500). Электронный процессор (500) приводит в действие электрические компоненты других подузлов в определенной последовательности согласно сделанному выбору. Например, если сделан выбор «крепкий чай с молоком», то электронный процессор (500) посылает сигнал датчику (39) сначала для проверки запаса контейнеров (18) в лотке (36). Если лоток (36) не пустой, т.е контейнер (18) имеется в этом лотке (36), электронный процессор (500) сначала посылает сигнал для активизации двигателя (34) толкателя, который в свою очередь поворачивает конвейер (31) контейнеров против часовой стрелки, пока контейнер (18) не будет перемещен с лотка (36) и точно позиционирован над дисковым фильтром (63), как показано на фиг.6(b). Точно в этот момент ограничитель хода (49) активизируется и посылает сигнал на электронный процессор (500), который в свою очередь отключает подачу питания на двигатель (34) толкателя, останавливая тем самым дальнейшее вращение против часовой стрелки конвейера (31) контейнеров. Затем электронный процессор (500) подает сигнал на двигатель (34) толкателя, который активизирует вращение конвейера (31) контейнеров по часовой стрелке так, чтобы переместить конвейер (31) контейнеров от поршня (62) устройства прежде чем поршень (62) опустится в заварочную камеру (65) для заваривания. Ограничитель хода (50) активизируется, когда внутренний контур (75) конвейера (31) контейнеров достигнет положения между лотком (36) и заварочным подузлом (400), как показано на фиг.6(c), который затем посылает сигнал на электронный процессор (500), который в свою очередь отключает подачу питания на двигатель (34) толкателя, останавливая таким образом это вращение конвейера (31) контейнеров по часовой стрелке.
С другой стороны, если датчик (39) возвращает сигнал «нет запаса» на электронный процессор (500), электронный процессор (500) посылает сигнал для активизации двигателя (34) толкателя, который в свою очередь поворачивает конвейер (31) контейнеров по часовой стрелке, пока внутренний контур (75) конвейера (31) контейнеров не достигнет положения позади лотка (38). При этом положении конвейера (31) контейнеров ограничитель хода (48) активизируется и посылает сигнал на электронный процессор (500), который в свою очередь останавливает вращательное движение двигателя (34) толкателя, останавливая тем самым конвейер (31) контейнеров в этом положении. Когда это происходит, и если контейнер (18) имеется в наличии в летке (38), контейнер (18), находящийся в лотке (38), который до этого времени удерживался в положении в лотке (38), опираясь на верхнюю поверхность конвейера (31) контейнеров, падает на базовую пластину (32) непосредственно перед внутренним контуром (75) конвейера (31) контейнеров и на одной линии с ним. При этом положении конвейера (31) контейнеров электронный процессор (500) посылает сигнал на датчик (40) для проверки запаса контейнеров (18) в лотке (38). Если датчик (40) обнаруживает наличие контейнеров (18) в лотке (38) с самым нижним контейнером (18) в указанном лотке (38), опирающимся на базовую пластину (32) непосредственно перед внутренним контуром (75) конвейера (31) контейнеров и на одной линии с ним, датчик (40) посылает сигнал на электронный процессор (500), который активизирует двигатель (34) толкателя, который в свою очередь поворачивает конвейер (31) контейнеров против часовой стрелки до тех пор, пока контейнер (18) не переместится из своего положения под лотком (38) и не позиционируется точно над дисковым фильтром (63) в заварочном подузле (400), как показано на фиг.6(b). При этом положении ограничитель хода (49) посылает сигнал на электронный процессор (500), который в свою очередь останавливает дальнейшее вращательное движение конвейера (31). Затем электронный процессор (500) подает сигнал на двигатель (34) толкателя, который активизирует вращение конвейера (31) контейнеров по часовой стрелке таким образом, чтобы переместить конвейер (31) контейнеров от поршня (62) устройства, прежде чем поршень (62) опустится в заварочную камеру (65) для заваривания. Когда внутренний контур (75) конвейера (31) контейнеров достигает положения между лотком (36) и заварочным подузлом (400), как показано на фиг.6(c), ограничитель хода (50) посылает сигнал на электронный процессор (500), который в свою очередь отключает подачу питания на двигатель (34) толкателя, останавливая таким образом дальнейшее вращение по часовой стрелке конвейера (31) контейнеров.
Если датчик (40) обнаруживает, что лоток (38) пуст, датчик (40) отправляет сигнал на электронный процессор (500), который в свою очередь активизирует двигатель (34) толкателя, вызывая вращение конвейера (31) против часовой стрелки. Это приводит к вращательному движению внутреннего контура (75) конвейера (31) контейнеров до положения позади лотка (36), как показано на фиг.6(a), пока он не активизирует ограничитель хода (52), который посылает сигнал на электронный процессор (500), который в свою очередь останавливает дальнейшее вращательное движение конвейера (31) контейнеров. Одновременно электронный процессор (500) также останавливает процесс заваривания в заварочном подузле (400) до пополнения порожних лотков (36, 38) новыми контейнерами (18) путем отключения подачи питания на электромагнитный пневмоклапан (115), а также посылает сигнал на панель электронного дисплея (601) для выдачи сообщения оператору о необходимости пополнения лотков (36, 38) контейнерами (18). Таким образом, датчик (40) предотвращает заваривание в аппарате, когда оба лотка (36) и (38) пусты.
После автоматической передачи контейнера (18) с любого из лотков (36, 38) и после позиционирования контейнера над дисковым фильтром (63) внутри заварочного подузла (400) электронный процессор (500) подает сигнал для активизации электромагнитного пневмоклапана (115). Это позволяет сжатому воздуху из резервуара сжатого воздуха (110) проходить через соединительный патрубок (116), а также через соединительный патрубок (119) в пневматический цилиндр (61). Сжатый воздух, который таким образом входит в пневматический цилиндр (61), толкает вниз поршневой шток (71), который в свою очередь перемещает поршень (62) заварочного устройства вниз в заварочную камеру (65). Одиночный порционный контейнер (18). который находится непосредственно под поршнем (62) устройства и над удерживающей пластиной (64) дискового фильтра, перемещается вниз вместе с поршнем (62) в заварочную камеру (65), тем самым прижимая пористую мембрану (112) перевернутого контейнера (18) к коническому наконечнику инжекторного сопла (12), в результате чего происходит прокалывание пористой мембраны (112) контейнера (18). После этого электронный процессор (500) активизирует выпускной электромагнитный клапан (5), который позволяет горячей воде, подаваемой под давлением, проходить через соединительный патрубок (70) и входить в контейнер (18) через внутреннюю полость инжекторного сопла (12). Конический наконечник инжекторного сопла (12) прокалывает перевернутый контейнер (18) до самой его верхней части, обеспечивая таким образом выплескивание и равномерное распределение внутри контейнера (18) горячей воды, подаваемой под давлением. Горячая вода, подаваемая под давлением, впрыскиваемая таким образом в контейнер (18) через инжекторное сопло (12), тщательно заваривает каждую мельчайшую частицу заварочного продукта (111), содержащегося в контейнере (18), а приготовленная горячая жидкость фильтруется через пористую мембрану (112) контейнера (18) и дисковый фильтр (63), а затем выливается в порционную чашку (19) через распределительный патрубок (17).
После истечения заданного времени, требуемого для заваривания, электронный процессор (500) посылает сигнал на закрытие выпускного электромагнитного клапана (5), перекрывая таким образом подачу горячей воды под давлением в инжекторное сопло (12). Электронный процессор (500) затем посылает сигнал на электромагнитный пневмоклапан (83) для его открытия, который обеспечивает поступление сжатого воздуха из резервуара (110) сжатого воздуха в трубку Вентури (81), которая в свою очередь всасывает молоко из контейнера (85) жидкого молока через всасывающую трубку (84) и направляет его в камеру (14) смешивания с молоком через соединительный патрубок (88). В то же время электронный процессор (500) посылает сигнал на открытие выпускного электромагнитного клапана (6) для пара, установленного на герметичном бойлерном баке (3), который обеспечивает вхождение пара в камеру (14) смешивания с молоком через соединительный патрубок (13), для нагревания молока в камере (14) смешивания с молоком. Молоко, подогретое таким образом в камере (14) смешивания с молоком, дозируется через дозировочную трубку (86) в порционную чашку (19). По истечении определенного времени для добавления молока в порционную чашку (19) электронный процессор (500) одновременно отключает выпускной электромагнитный клапан (6), прекращая таким образом подачу пара из герметичного бойлерного бака (3) в камеру (14) смешивания с молоком, а также перекрывая электромагнитный пневмоклапан (83), который в свою очередь останавливает поступление молока из контейнера (85) жидкого молока через трубку Вентури (81) в камеру (14) смешивания с молоком. Добавление подогретого молока в порционную чашку (19) таким образом завершается. Электронный процессор (500) затем отключает электромагнитный пневмоклапан (115), который позволяет выпуск сжатого воздуха внутри пневматического цилиндра (61), перемещая таким образом поршневой шток (71) вниз вместе с поршнем (62). Одновременно с этим перемещением вверх поршня (62) удерживающая пластина дискового фильтра (64) вместе с дисковым фильтром (63) и использованным контейнером (18), лежащим поверх указанного дискового фильтра (63), одновременно перемещаются вверх, пока удерживающая пластина (64) дискового фильтра не вернется в свое первоначальное положение до начала процесса заваривания, оставляя использованный контейнер (18) на дисковом фильтре (63). Электронный процессор (500) после этого активизирует двигатель (34) толкателя так, чтобы вызвать вращательное движение конвейера (31) контейнеров против часовой стрелки, выталкивая использованный контейнер (18) с поверхности дискового фильтра (63) к бункеру отходов (79), размещенному рядом с заварочным подузлом (400). При точном положении внутреннего контура (75) конвейера (31), когда использованный контейнер (18) падает в бак для отходов (79) (как показано на фиг.6 (d)), ограничитель хода (51) активизируется и посылает сигнал на электронный процессор (500), который в свою очередь останавливает дальнейшее вращение конвейера (31) против часовой стрелки отключением подачи питания к двигателю (34) толкателя. После этого электронный процессор (500) активизирует двигатель (34) толкателя так, чтобы инициировать вращательное движение конвейера (31) контейнеров против часовой стрелки. Это вращательное движение конвейера (31) контейнеров против часовой стрелки останавливается ограничителем хода (52) в момент, когда внутренний контур (75) конвейера (31) контейнеров достигает своего исходного/начального положения за лотком (36), как показано на фиг.6(a).
Устройство для автоматического приготовления свежих горячих напитков и их дозированного распределения по настоящему изобретению подлежит модификациям, усовершенствованиям и соответствующим изменениям теми, кто ознакомлен с уровнем техники. Принципы и функциональные особенности различных компонентов и подузлов, как они представлены настоящим изобретением, могут быть использованы теми, кто ознакомлен с уровнем техники в различных вариантах конструкции, путем внесения таких усовершенствований, модификаций и изменений. Предполагается, что такие варианты конструкции будут находиться в пределах настоящего изобретения, которое далее излагается в виде следующей формулы.
1. Устройство для автоматического приготовления свежих горячих напитков и их дозированного распределения, включающее в себя:
(a) водонагревательное устройство (100), включающее:
герметичный бойлерный бак (3) с приспособлениями (4) для нагревания воды, оборудованный выпускным электромагнитным клапаном (5) для горячей воды, выпускным электромагнитным клапаном (6) для пара, электромагнитным клапаном сброса давления (7), датчиком давления (8), температурным датчиком (9) и манометром (10); и средством (1) забора воды из резервуара воды (2) посредством трубки (16) и подачи в указанный герметичный бойлерный бак через соединительный патрубок (11);
(b) подузел конвейера (200) для контейнеров, включающий:
конвейер (31) для контейнеров, вращающийся в горизонтальной плоскости на едином валу (41) в пределах пространства между базовой пластиной (32) и опорной пластиной (37) для лотков;
приводные средства для сообщения колебательных вращательных движений указанному конвейеру для контейнеров; и
некоторое количество лотков, таких как (36, 38), установленных с выравниванием по вертикали по отверстиям (91, 91) над указанной опорной пластиной для лотков; в котором указанный конвейер сконфигурирован для передачи своим колебательным вращательным движением одиночного порционного контейнера (18) с указанных лотков на дисковый фильтр (63) над удерживающей пластиной (64) дискового фильтра в заварочном подузле (400) и удаления использованного одиночного порционного контейнера после заваривания в бункер отходов (79);
(c) заварочный подузел (400), содержащий: заварочную камеру (65) с указанной удерживающей пластиной у верхнего конца и основанием (66) устройства у нижнего конца, имеющую выходное отверстие (67), в которой указанная удерживающая пластина дискового фильтра установлена на некотором количестве пружин (69) сквозь совмещенное отверстие (95) в указанной базовой пластине и способна постоянно перемещаться вверх и вниз в корпус указанной заварочной камеры, и в котором указанная далее удерживающая пластина дискового фильтра имеет отверстие (93), совмещенное с указанным дисковым фильтром; поршень (62) устройства, установленный на приспособлении для перемещения его вниз, с перемещением тем самым указанного одиночного порционного контейнера, находящегося на указанном дисковом фильтре, вниз в корпус указанной заварочной камеры; и инжекторное сопло (12), установленное на указанном основании устройства с возможностью снятия и выступающее вверх через его нижнюю поверхность, и проходящее в его корпус, указанное инжекторное сопло присоединено к бойлерному баку водонагревательной системы с помощью соединительной трубки (70) и способно прокалывать пористую мембрану (112) указанного одиночного порционного контейнера после движения вниз указанного поршня устройства;
(d) электронный процессор (500);
(e) корпус (700) для размещения подузлов пунктов от (а) до (d), указанных выше; и
(f) электронная панель управления (600), присоединенная к указанному электронному процессору и имеющая некоторое количество переключателей, таких как (610).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный герметичный бойлерный бак полностью герметизирован без какого-либо доступа к внешней атмосфере.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что температура воды в указанном герметичном бойлерном баке сохраняется в пределах от 60°С до 160°С.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные средства в указанном заварочном подузле для нажатия на указанный поршень устройства выбираются среди пневматического цилиндра (61), гидравлического цилиндра и электромеханического линейного исполнительного механизма.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лотки (36, 38) имеют по крайней мере одну вертикальную прорезь (46), которая проходит от верхней части до нижней части каждого из указанных лотков.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что панель электронного дисплея (601) имеется на передней дверце указанного корпуса и присоединена к указанному электронному процессору с помощью электрических кабелей.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные приводные средства для сообщения колебательного вращательного движения указанному конвейеру для контейнеров представляют собой средства, содержащие двигатель (34) толкателя, оснащенный шестерней (35) двигателя, которая входит в зацепление с механизмом (33) толкателя, указанный двигатель толкателя установлен под пластиной (45) двигателя, которая закреплена ниже указанной базовой пластины с помощью крепежа, а именно четырех болтов (47, 47, 47, 47), а указанный механизм (33) толкателя расположен под указанной базовой пластиной и закреплен на указанном едином валу через совмещенный фланец (73) на указанной базовой пластине.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что включает в себя датчики (39, 40), расположенные ниже указанной базовой пластины и под лотками (36, 38) соответственно, которые определяют, когда указанные лотки пусты и передают сигнал на указанный электронный процессор.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что включает в себя ограничители хода (48, 49, 50, 51, 52), которые, будучи активизированы, способны посылать сигнал на указанный электронный процессор для отключения подачи питания на указанный двигатель толкателя, когда указанный конвейер контейнеров находится в определенных положениях во время своих колебательных вращательных движений.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что включает в себя подузел (300) подачи молока для дозирования жидкого молока в чашку для напитка (19), содержащее: средства для отсасывания молока из контейнера (85) жидкого молока в камеру (14) смешивания с молоком и средства для впуска пара из указанного герметичного бойлерного бака в указанную камеру смешивания с молоком.
