PL200203B1 - Urządzenie do przygotowywania napojów z kapsułek i sposób selekcji i ładowania kapsułek do przygotowywania napoju w systemie ekstrakcji - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie do przygotowywania napojów z kapsu lek zawieraj acych substancj e do ekstrakcji w systemie ekstrak- cji s lu zacym do przygotowywania napoju, zawieraj ace uk lad do magazynowania mieszcz acy kapsu lki uporz adkowane w wielu szeregach i srodek chwytaj acy ruchomy mi edzy uk ladem do magazynowania a systemem ekstrakcji, zna- mienne tym, ze srodek chwytaj acy (4) jest obrotowy i przystosowany do chwytania kapsu lek pojedynczo i uwal- niania ich w systemie ekstrakcji (7) i ze jest sterowany w taki sposób, ze przyjmuje co najmniej dwa po lozenia, przy czym w jego pierwszym po lozeniu pobierania kapsu lka jest trzymana pojedynczo przez srodek chwytaj acy (4) i mo ze by c przetransportowana przez srodek chwytaj acy (4) do drugiego po lo zenia uwalniania, w którym srodek chwyta- j acy (4) jest otwierany, aby uwolni c kapsu lk e w systemie ekstrakcji (7), który jest zamykany na kapsu lce. 10. Sposób selekcji i ladowania kapsu lek do przygoto- wywania napoju w systemie ekstrakcji pocz awszy od strefy magazynowania zawieraj acej wiele szeregów kapsu lek, w którym wybiera si e i pobiera jedn a kapsu lk e z jednego szeregu kapsu lek, transportuje si e t e kapsu lk e do systemu ekstrakcji i ekstrahuje si e t e kapsu lk e w systemie ekstrakcji, znamienny tym, ze kapsu lk e chwyta si e za pomoc a srodka chwytaj acego (4), który jest obrotowy i sterowany w taki sposób, ze przyjmuje co najmniej dwa po lozenia, przy czym w jego pierwszym po lozeniu pobierania kapsu lka jest trzy- mana pojedynczo przez srodek chwytaj acy (4) i mo zeby c… PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy urządzenia do przygotowywania napojów z kapsułek. Wynalazek dotyczy także sposobu selekcji i ładowania kapsułek do przygotowywania napoju w systemie ekstrakcji.

Znany jest sposób przygotowywania takich napojów, jak kawa z kapsułek zawierających określoną porcję kawy palonej i mielonej. Kapsułki mają tę zaletę, że ułatwiają przygotowanie napoju, zapewniają właściwe przygotowanie napoju bez pozostawiania fusów i doskonałą kontrolę dawki i jakości przygotowanego produktu, które to cechy są cechami powtarzalnymi.

Ogólnie, zasada ekstrakcji kapsułki polega na (i) zamknięciu kapsułki w ciśnieniowym pojemniku, (ii) przebiciu jednej ze ścianek kapsułki zasadniczo za pomocą kolca (kolców) lub ostrza (ostrzy) znajdujących się w części zawierającej doprowadzenie wody zwane ogólnie „natrysk, (iii) wprowadzeniu do kapsułki pewnej ilości gorącej wody tak, że wewnątrz elementu powstaje środowisko pod ciśnieniem kilku barów, w którym powstaje płynny ekstrakt kawy, po czym (iv) uwalnia się płynny ekstrakt kawy poprzez przeciwległą ściankę kapsułki, która poprzez kontakt z częściami wystającymi otwiera się pod wpływem wewnętrznego ciśnienia wytworzonego w kapsułce. Zaleta tej zasady ekstrakcji z kapsułek wynika z tego, że warunki ekstrakcji (zwłaszcza temperatury, ciśnienia, czas) można kontrolować, ponieważ kapsułki są doskonale kalibrowane zarówno pod względem zawartości jak i ich opakowania.

W większości urządzeń do ekstrakcji znajdujących się w handlu, kapsułki wkłada się ręcznie i pojedynczo przez odpowiedni otwór na kapsułki do ekstrakcji; znajduje się on zazwyczaj w części dolnej, z której wypływa następnie płynny ekstrakt. Otwór na kapsułki może mieć różne kształty; zazwyczaj ma kształt łyżki sprzęganej bagnetowo takiej jak w tradycyjnych ekspresach, lub kształt ruchomych szczęk, które zamykają się pod wpływem mechanizmu kolankowego. Istnieją też systemy ładowania kapsułek typu ruchomego wrzutu, które mogą dostarczać kapsułkę do systemu ekstrakcji ruchem uproszczonym, poziomym liniowym lub innym. System taki opisano w zgłoszeniu europejskim 00110102.1, należącym do Zgłaszającego niniejsze zgłoszenie. Te systemy jednakże pobierają ograniczoną liczbę kapsułek umieszczonych przez samego użytkownika w systemie.

Istnieje więc zapotrzebowanie na urządzenie, które zapewni dostarczanie kapsułek z magazynu kapsułek bez potrzeby bezpośredniego operowania kapsułkami, przystosowane do umieszczania kapsułek w systemie ekstrakcji w sposób bardziej zautomatyzowany. Istnieje też zapotrzebowanie na możliwość umieszczenia w magazynie kapsułek identycznych, lub przeciwnie, różnych, przy jednoczesnym zachowaniu łatwości ładowania. W publikacjach patentowych opisano już pewne systemy tego rodzaju. Na przykład, szwajcarskie zgłoszenie patentowe Nr 471 570 odnosi się do automatycznych maszynek do kawy zawierających mechanizm ogrzewający i dozujący wodę, mechanizm magazynujący naboje zawierający kawę w proszku, który współpracuje z dyskiem odbierającym i transportującym naboje w celu umieszczenia ich przez wylotem gorącej wody, a następnie wyrzucającym naboje po infuzji; wszystkie te mechanizmy są napędzane silnikami o zsynchronizowanym działaniu. Naboje są transportowane pojedynczo począwszy od pojemników na perforowanym dysku aż do wylotu wody pod ciśnieniem. Jest to urządzenie proste i niedostosowane do zasilania nowoczesnego systemu ekstrakcji, którego osłona zamyka się całkowicie na kapsułce w celu wykonania ekstrakcji pod ciśnieniem, przy określonych temperaturach i w określonym czasie, które są doskonale kontrolowane i powtarzalne. Z drugiej strony wyrzucanie nabojów na zewnątrz dysku wymaga zdjęcia ich z dysku przez uniesienie, co mo że stwarzać problemy z ich blokowaniem i wyjmowaniem.

Europejskie zgłoszenie patentowe Nr 1046366 dotyczy urządzenia do dostarczania porcji mielonej kawy do jednostki ekstrakcyjnej, mającego magazyn, który może pomieścić wiele porcji kawy oraz środki do podawania pojedynczych porcji do urządzenia do dostarczania. System podawania kapsułek jest stosunkowo złożony i wykorzystuje wiele par spustów sterowanych parami elementów sterujących, które z kolei sterowane są elektromagnesami. Każdy zestaw lub rurka porcji kawy ma własne elementy podawania, co sprawia, że system jest stosunkowo skomplikowany, mało praktyczny i kosztowny. Z drugiej strony system ten wymaga wielkiej precyzji i doskonał ej synchronizacji przemieszczeń elementów podających, które muszą działać jednocześnie, aby uniknąć blokowania się porcji kawy w systemie. W miarę wielokrotnego powtarzania się kolejnych operacji i zużywania się części składowych urządzenia, system może stać się zawodny i podatny na mniejsze lub większe usterki. Inna niedogodność wynika z tego, że komora ekstrakcji, w której umieszcza się porcję musi się obracać wokół swego boku, aby mogła się dopasować do kierunku ustawienia podstawy ekstrakcji, a nastę pnie unieść się ruchem liniowym aby dołączyć do podstawy. Powtarzają ca się kombinacja

PL 200 203 B1 złożonych przemieszczeń wzdłuż wielu osi może powodować zmniejszenie precyzji działania systemu ekstrakcji, zmianę warunków ekstrakcji w miarę upływu czasu, być przyczyną przedwczesnego zużywania się części mechanicznych oraz zmniejszać niezawodność urządzenia i jego żywotność. Inną niedogodnością jest to, że ekstrakcja odbywa się od dołu do góry, a płyn wypływa ponad podstawą ekstrakcji. Powoduje to konieczność zaprojektowania rurki doprowadzającej płyn do miejsca napełniania filiżanek. Układ taki stwarza problemy związane z usuwaniem resztek płynu.

Jednym z celów wynalazku jest zaproponowanie urządzenia do przygotowywania napoju, które umożliwiałoby uniknięcie niedogodności znanych w stanie techniki urządzeń.

Innym celem wynalazku jest zaproponowanie urządzenia do przygotowywania napoju, które integrowałoby funkcję selekcji kapsułek i które byłoby połączone z systemem ekstrakcji kapsułek aby ekstrakcję można było przeprowadzić w warunkach optymalnych.

Kolejnym celem wynalazku jest ulepszenie podawania kapsułki, w szczególności po jej selekcji, jej transportu i ekstrakcji, oraz ewentualnie jej wyrzucania w sposób niezawodny, szybki i zautomatyzowany.

Kolejnym celem jest umożliwienie niezawodnego działania urządzenia, w którym nie pojawia się problem wypływania i resztek płynnego ekstraktu.

Cele te zostały osiągnięte przez urządzenie do przygotowywania napojów z kapsułek zawierających substancję do ekstrakcji w systemie ekstrakcji służącym do przygotowywania napoju, zawierające układ do magazynowania mieszczący kapsułki uporządkowane w wielu szeregach i środek chwytający ruchomy między układem do magazynowania a systemem ekstrakcji.

Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że środek chwytający jest obrotowy i przystosowany do chwytania kapsułek pojedynczo i uwalniania ich w systemie ekstrakcji i ż e jest sterowany w taki sposób, że przyjmuje co najmniej dwa położenia, przy czym w jego pierwszym położeniu pobierania kapsułka jest trzymana pojedynczo przez środek chwytający i może być przetransportowana przez środek chwytający do drugiego położenia uwalniania, w którym środek chwytający jest otwierany, aby uwolnić kapsułkę w systemie ekstrakcji, który jest zamykany na kapsułce. Po uwolnieniu kapsułkę przejmuje system ekstrakcji bez znaczącej interakcji mechanicznej ze środkiem chwytającym. Z tej niezależności działania wynika, że system ekstrakcji jest autonomiczny, a w związku z tym może zapewnić kontrolowane i powtarzalne warunki ekstrakcji.

W korzystnym przykładzie realizacji, ś rodek chwytają cy uwalnia kapsuł k ę w systemie ekstrakcji w sposób skoordynowany z zamknięciem się systemu ekstrakcji na kapsułce. W ten sposób, czas podawania kapsułki i zamykania się systemu ekstrakcji jest znacznie skrócony.

Ponadto, w korzystnym wariancie wynalazku przewidziano środki sterujące otwieraniem środka chwytającego, które powodują otwarcie go po raz pierwszy - aby uwolnić kapsułkę w systemie ekstrakcji, a następnie po raz drugi - aby uwolnić kapsułkę w strefie wyrzucania po tym, jak środek chwytający odbierze zużytą kapsułę z systemu ekstrakcji. W ten sposób, ten sam środek jest korzystnie stosowany do wykonania jednocześnie zmiany i wyrzucenia kapsułki na zewnątrz z systemu.

W korzystnym przykładzie realizacji urządzenia środek chwytający zawiera parę szczęk, które są ruchome między położeniem zamknięcia, dostatecznego, aby utrzymać kapsułkę i położeniem rozwarcia, w którym uwalniają kapsułkę. Para szczęk jest korzystnie otwierana sprężyście przez rozwarcie za pomocą czubka, który uruchamia szczęki przez swe względne przemieszczenie w stosunku do strefy rozwierania szczęk. Korzystnie, szczęki mają powierzchnie, na których kapsułki spoczywają przynajmniej częściowo, aby mogły być transportowane bez uszkodzeń. Również korzystnie, para szczęk jest zamontowana ruchomo z możliwością obrotu tak, aby mogła się przemieszczać między układem do magazynowania a systemem ekstrakcji. Aby uzyskać doskonałą koordynację środka chwytającego z systemem ekstrakcji, para szczęk jest przemieszczalna względem czubka, aby kapsułka mogła być uwolniona przynajmniej przez popchnięcie wykonane przez człon popychający, który przemieszcza się zgodnie z ruchomą częścią systemu ekstrakcji podczas zamykania się środka ekstrakcji wokół kapsułki.

W korzystnym układzie zużyta kapsułka usuwana jest po ekstrakcji przez ten sam środek chwytający, który stosowany jest do umieszczenia kapsułki w systemie ekstrakcji. W tym celu, szczęki mogą się otwierać w strefie wyrzucania po wykonaniu ekstrakcji kapsułki i przemieszczeniu środka chwytającego odpowiadającemu przemieszczeniu się środka chwytającego między ekstrakcją kapsułki w strefie ekstrakcji, a uchwyceniem kapsuł ki w strefie ł adowania.

Otwarcie i rozwarcie szczęk w strefie wyrzucania w celu uwolnienia zużytej kapsułki realizowane jest korzystnie za pomocą krzywki, która przemieszcza czubek. Tego rodzaju środek typu krzywka

PL 200 203 B1 uruchamiany jest korzystnie cyklicznie zależnie od przemieszczania środka chwytającego i jego położenia, co ułatwia kontrolę otwierania się i zamykania szczęk.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób selekcji i ładowania kapsułki do przygotowywania napoju w systemie ekstrakcji począwszy od strefy magazynowania zawierającej wiele szeregów kapsułek, w którym wybiera się i pobiera jedną kapsułkę z jednego szeregu kapsułek, transportuje się tę kapsułkę do systemu ekstrakcji i ekstrahuje się tę kapsułkę w systemie ekstrakcji.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że kapsułkę chwyta się za pomocą środka chwytającego, który jest obrotowy i sterowany w taki sposób, że przyjmuje co najmniej dwa położenia, przy czym w jego pierwszym położeniu pobierania kapsułka jest trzymana pojedynczo przez środek chwytający i może być przetransportowana przez środek chwytający do drugiego położenia uwalniania, w którym środek chwytający jest otwierany, aby uwolnić kapsułkę w systemie ekstrakcji, który jest zamykany na kapsułce. W korzystnym przykładzie realizacji kapsułkę uwalania się w systemie ekstrakcji za pomocą środka chwytającego podczas ruchu uwalniającego, który nie powoduje interakcji mechanicznej systemu ekstrakcji ze środkiem chwytającym. Kapsułkę uwalnia się korzystnie za pomocą środka chwytającego poprzez złożenie jej na części przyjmującej systemu ekstrakcji w wyniku ruchu zbliżającego w kierunku pionowym i uwalniającego w kierunku bocznym środka chwytającego. W ten sposób uzyskuje się precyzyjne pozycjonowanie kapsuł ki w systemie ekstrakcji, co umoż liwia zamknięcie go w tym autonomicznym systemie ekstrakcji.

W korzystnym wariancie, zużyta kapsułka jest chwytana i przenoszona do strefy wyrzucania, gdzie jest ponownie uwalniana. Ponadto, kapsułka jest w systemie ekstrakcji podporządkowana zamykaniu się systemu i odwrotnie, ponowne uchwycenie zużytej kapsułki przez system ekstrakcji jest skoordynowane z ponownym jego otwarciem.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia perspektywiczny widok ogólny urządzenia do ekstrakcji według wynalazku, z automatycznym systemem ładowania kapsułek w obudowie; fig. 2 przedstawia perspektywiczny widok ogólny z jednej strony tego samego urzą dzenia, na którym widać jego elementy mechaniczne bez zewnę trznej obudowy i bez części sterującej urządzenia; fig. 3 przedstawia widok ogólny podobny do widoku z fig. 2, lecz z drugiej strony urządzenia; fig. 4 przedstawia widok urzą dzenia z góry; fig. 5 przedstawia przekrój wzdłuż linii A-A z fig. 4; fig. 6 przedstawia schematycznie sposób sprzężenia układu chwytającego z układem do magazynowania urządzenia; fig. 7 przedstawia perspektywiczny widok układu chwytającego i sterującego; fig. 8 przedstawia szczegółowy widok z fig. 7 bez obudowy; fig. 9 przedstawia widok z boku na urządzenie przedstawione na fig. 7; fig. 10 przedstawia perspektywiczny widok częściowy urządzenia w układzie zamkniętym, gotowym do ekstrakcji; fig. 11 przedstawia schematyczny przekrój wzdłuż linii B-B z fig. 10 w układzie z otwartym systemem ekstrakcji; fig. 12 przedstawia schematyczny przekrój wzdłuż linii B-B z fig. 10 w układzie z zamkniętym systemem ekstrakcji; fig. 13 przedstawia perspektywiczny widok urządzenia w układzie gotowym do wyrzucenia kapsułki; fig. 14 przedstawia perspektywiczny widok szczegółu części układu chwytającego; fig. 15 przedstawia widok podobny do widoku z fig. 14 lecz z innej strony urządzenia.

Urządzenie do ekstrakcji według wynalazku przedstawione na fig. 1 jest to maszynka, która rozprowadza kawę i/lub inne napoje, z których przygotowywane są napoje poprzez ekstrakcję substancji spożywczej zawartej w porcjowanych kapsułkach. Urządzenie zawiera pojemnik 10 w kształcie, który jest jednocześnie estetyczny i funkcjonalny i który zawiera w sobie podstawowe elementy systemu ekstrakcji, systemu selekcji i sterowania. Z tyłu pojemnika znajduje się układ do magazynowania 2 zaopatrzony w wiele rur 20, 21, 22 i 23, zawierających szeregi kapsułek przeznaczonych do ekstrakcji. Z przodu pojemnika wykonana jest strefa obsługi 11, która zawiera stałą podstawę 12, przeznaczoną do umieszczania w niej jednego lub wielu naczyń na napój. Z przodu pojemnika przewidziano panel sterowania 13, który zaopatrzony jest w przyciski umożliwiające wybór napoju odpowiadającego różnym rodzajom kapsułek znajdujących się w układzie do magazynowania. Niektóre przyciski mogą również odpowiadać pewnym możliwym mieszankom uzyskiwanym przy użyciu więcej niż jednej wybranej kapsułki. Urządzenie zasilane jest energią elektryczną przez doprowadzenie 15 i wodą poprzez przewód 16.

Jak widać na fig. 2 do 5, urządzenie według wynalazku zawiera podstawę główną 30, na której zamontowany jest układ do magazynowania 2 w postaci karuzeli zawierającej kilka rur załadowczych 20-23, które rozciągają się pionowo i są zestawione ze sobą w zamkniętym układzie orbitalnym. Każda rura tworzy wewnętrzną, skierowaną pionowo przestrzeń, przystosowaną do umieszczania w niej szeregu kapsułek ułożonych luźno w stos jedna na drugiej w rurze. Rury załadowcze mogą być połąPL 200 203 B1 czone ze sobą tak, że gdy układ jest wprowadzany w ruch obrotowy, stanowią stosunkowo sztywną całość. W tym celu każda rura jest połączona wzdłuż z obu stron z sąsiednimi rurami za pośrednictwem występów łączących 24. Jak widać na fig. 5, rury załadowcze są połączone ze sobą u swej podstawy za pomocą centralnego łącznika 25, który rozciąga się w kierunku podstawy wzdłuż króćca o osi środkowej 26, połączonej w sposób umożliwiający ruch obrotowy z podstawą 30. W celu wprawiania osi środkowej 26 w ruch obrotowy przewidziano środki napędowe 27. Środki te mogą zawierać, jak widać na fig. 5, koła zębate 270, 271 i silnik elektryczny 272, który jest połączony z podstawą 30. W jednym z możliwych wariantów ś rodki napędowe mogą zawierać krzywkę typu „krzyż maltański, której zadaniem jest zapewnienie precyzyjnych obrotów co jedną ćwiartkę obrotu rur załadowczych.

Dla zapewnienia stabilności układu, jak również utrzymywania kapsułek w rurach w położeniu składowania, przewidziano środek podporowy rury 28, na którym opiera się centralny łącznik 25. Środek podporowy rury 28 jest płytką podporową, nieruchomą i połączoną z podporą główną 30 za pomocą łączników dystansowych (niepokazanych). Przez płytkę podporową 28 przechodzi, z możliwością przesuwu, środkowa oś karuzeli 26 w taki sposób, że karuzela, to znaczy układ utworzony przez rury załadowcze 20-23 i ich środki łączące 25, 26, może się obracać wokół środkowej osi pionowej O względem płytki podporowej 28, która jest nieruchoma względem podstawy 30. Rury załadowcze 20-23 mogą więc przemieszczać wzdłuż trasy kołowej I, na orbicie otaczającej oś O, tak jak przedstawiono schematycznie na fig. 6. Rury są więc ruchome między układem, w którym płytka podporowa 28 podtrzymuje kapsułki, a układem wstępnego wyboru, odpowiadającym przejściu 29 wykonanemu w płytce podporowej 28; przejście 29 wpisuje się w łuk wyznaczony w trasie kołowej I, przecinając ją. Przejście 29 tworzy więc dolny otwór w płytce podporowej 28 dla rury załadowczej, w przykładzie przedstawionym na fig. 6 jest to rura 22.

Figury 5 do 8 przedstawiają środek chwytający 4, który służy do chwytania wyselekcjonowanej kapsułki w układzie do magazynowania 2. Przez wyselekcjonowaną kapsułkę rozumie się kapsułkę 90, która znajduje się najniżej w rurze w świetle przejścia 29. Środek chwytający 4 zawiera płytkę blokującą 40, zaopatrzoną w otwór 41, który jest dostatecznie duży, aby swobodnie przeszła przezeń kapsułka, która znajduje się naprzeciw niego. Pod płytką blokującą 40 znajduje się element obrotowy, który może przyjmować co najmniej dwa położenia, z których jedno, położenie utrzymywania, pozwala utrzymać kapsułkę, a drugie, położenie uwalniania, pozwala uwolnić kapsułkę.

Taki element stanowi korzystnie para szczęk 42, które przemieszczają się razem z płytką blokującą wzdłuż środkowej osi obrotu O', równoległej i znajdującej się w pewnej odległości względem osi O karuzeli. W tym celu szczęki 42 i płytka 40 są zamontowane na centralnym króć cu 46. Płytka blokująca i szczęki wprawiane są w ruch obrotowy za pomocą zespołu napędowego zawierającego silnik 43, który napędza za pośrednictwem pasa transmisyjnego 44 środkowe koło 45, które przymocowane jest do króćca 46, co przedstawiono na fig. 3.

Należy rozumieć, że środek chwytający 4, na fig. 6 specjalnie pokazany w uproszczeniu, jest ruchomy wzdłuż drugiej trasy kołowej I' układu do magazynowania 2. Dokładniej, zasadnicze elementy chwytające, którymi są otwór 41 i szczęki 42, poruszają się w sposób zsynchronizowany wzdłuż trasy I' w ten sposób, że w momencie chwytania znajdują się naprzeciw przejścia 29 płytki podporowej 28 rur. W tym celu, płytka blokująca 40 przykrywa przejście 29 tak, że służy jednocześnie do utrzymywania stosu kapsułek w rurze w położeniu nad przejściem 29 aż do momentu, gdy jego nieciągły otwór 41 znajdzie się w świetle odpowiedniej rury, to znaczy na przecięciu się tras kołowych I-I.

Obecnie zostanie opisany bardziej szczegółowo układ chwytający 4. Jak widać na fig. 8, szczęki 42 tego układu utrzymywane są w położeniu zamkniętym wskutek działania sprężyny 47. Sprężyna działa ciągnąc przeciwległe części 420, 421 członów chwytających 422, 423 szczęk w taki sposób, że zbliżają się one do siebie otwierając jednocześnie ścianki oporowe 48 dla kapsułki 90. Pod szczękami 42 znajdują się środki sterujące 5 szczęk, które je otwierają .i zamykają. Środki sterujące są posadowione przesuwnie w obudowie 54 połączonej z podstawą 30 (widoczną na fig. 5 i 7). Króciec 46 jest zamontowany obrotowo w podstawie obudowy z jednej strony i rozciąga się w górę uczestnicząc w napędzaniu urządzenia do ekstrakcji, co zostanie opisane poniżej. Szczęki 42 dociśnięte są do dolnej powierzchni płytki blokującej 40 za pomocą ściśniętej sprężyny 59 umieszczonej w obudowie. Pod wpływem nacisku sprężyny, przy braku przeciwnie skierowanej siły popychającej działającej na szczęki 42, dotykają one w zasadzie do płytki blokującej 40. Poniżej zostanie opisane, jak siła popychająca działająca na szczęki 42 ma za zadanie sterowanie otwieraniem się szczęk w pewnych warunkach.

Środki sterujące 5, umożliwiające sterowanie układem chwytającym kapsułkę, zawierają element rurowy lub cylindryczny 50 prowadzony przesuwnie wzdłuż cylindrycznej podstawy 49 szczęk

PL 200 203 B1 za pomocą prowadnicy typu rowek/żeberko 51. Cylinder 50 jest więc ruchomy przesuwnie z dołu do góry i odwrotnie wzdłuż wewnętrznej podstawy 49 szczęk, lecz nie może się względem niej obracać. Górny koniec cylindra kończy się czubkiem 52, który jest wpasowany między szczęki 42, co widać na fig. 9. Czubek 52 działa na strefę wgłębienia 424 szczęk u ich podstawy. Na przeciwległym końcu cylinder współpracuje z obudową za pomocą mechanizmu typu krzywka 55, która pozwala cylindrowi przemieszczać się z dołu do góry i odwrotnie w sposób cykliczny przy każdym obrocie środków chwytających 4 wokół króćca 46 o osi O'. Mechanizm 55 zawiera powierzchnię krzywkową 56, która wpisuje się w wycinek rurowy cylindra, który współpracuje z nieruchomym kołkiem promieniowym 57 przymocowanym do obudowy. Powierzchnia krzywkowa 56 ma część wklęsłą 580, widoczną na fig. 8, na którą kołek 57 nie wywiera żadnej siły i przeciwległą do niej część wypukłą 581, na którą kołek naciska. Gdy cylinder jest tak ustawiony, że część wklęsła 580 spotyka kołek 57, cylinder pozostaje w położeniu dolny a jego czubek 52 nie wywiera żadnej siły rozwierającej szczęki, które pozostają wówczas zamknięte. Położenie to odpowiada położeniu chwytania kapsułki, pokazanemu na fig. 7 i 8 i położeniu transportowemu. Natomiast gdy cylinder jest ustawiony w taki sposób, że część wypukła styka się z kołkiem 57, cylinder popychany jest w górę wskutek nacisku kołka na część wypukłą a czubek powoduje dział anie sił y rozwierają cej szczę ki. Poł o ż enie to odpowiada sytuacji, w której kapsułka jest wyrzucana po ekstrakcji, co zostanie opisane szczegółowo poniżej.

Jak widać na fig. 3 do 5, urządzenie wyposażone jest w system ekstrakcji 7, który znajduje się na końcu przeciwległym do układu do magazynowania 2 względem obrotowego króćca 46 o osi O' środków chwytających. System ekstrakcji wyposażony jest w zespół do ekstrakcji składający się z gł owicy ekstrakcyjnej lub ruchomego bloku 70. Blok 70 ukszta ł towany jest w postaci otwartej komory 79, nazywanej ogólnie „natrysk, zawierającej ostrza, które umożliwiają przebicie kapsułki i wprowadzenie do niej gorącej wody (niewidocznej). System ekstrakcji 7 ma również stałą podstawę ekstrakcji 71 zawierającą człon uwalniający ekstrakt 72. Człon 72, sam w sobie znany, zamontowany jest bezpośrednio na podstawie 30. Ma on płytkę rozprowadzającą ciśnienie 74, które jest potrzebne do otwarcia kapsułki oraz przewód 75, przez który wypływa płynny ekstrakt. Blok 70 jest zamontowany przesuwnie; po pierwsze wzdłuż króćca 46 a po drugie wzdłuż dodatkowego króćca 86. Centralny silnik 76 zamontowany na korpusie 78, połączony z króćcami 46, 86, otwiera blok 70 i zamyka go względem nieruchomego członu uwalniającego ekstrakt 72 za pośrednictwem zespołu kół zębatych l77, przeznaczonego do rozkładania sił napędzających pochodzących od silnika na dwie strony króćców 46, 86.

Urządzenie do ekstrakcji 7 zawiera w końcu człony popychające 790, 791, połączone z wewnętrzną częścią ruchomego korpusu 78, której zadaniem jest sterowanie otwieraniem się szczęk 42, gdy są one przemieszczone wraz z kapsułką naprzeciw urządzenia do ekstrakcji aby uwolnić kapsułkę. W tym celu, człony popychające 790, 791 mają konstrukcję kołków, z których każdy przeznaczony jest do wywierania nacisku na jedną ze szczęk podczas opuszczania się górnego podzespołu ekstrakcji 70 w celu zamknięcia się na kapsułce. Należy zauważyć, że płytka blokująca 40 wyposażona jest w otwory 401, 402 widoczne na fig. 2, które umożliwiają przejście przez nią członów popychających 790, 791. Człony popychające 790, 791 działają na szczęki, aby skoordynować ich otwieranie się z zamykaniem się urzą dzenia do ekstrakcji uzyskaną wskutek opuszczenia się ruchomego bloku ekstrakcji 70. Na końcu popychającym każdego członu 790, 791 umieszczone jest korzystnie kółko skierowane w kierunku, w którym otwierają się i zamykają szczęki, w taki sposób, aby nie przeszkadzać w ruchu szczę k.

Dla ułatwienia zrozumienia funkcji wszystkich elementów i sposobu ich współpracy, zostanie obecnie opisany sposób działania urządzenia według wynalazku.

1. Wybór napoju i selekcja odpowiedniej kapsułki:

Konsument wybiera napój naciskając na jeden z przycisków znajdującym się na panelu sterowania 13 na obudowie głównej urządzenia (fig. 1). Sygnał odpowiadający wyborowi wysyłany jest do centralnego systemu kontrolnego (niepokazanego), który go przetwarza i wydaje polecenie przemieszczenia się układu do magazynowania 2. Oznaczenie rury odpowiadającej wyborowi napoju może się odbywać na różne sposoby. W korzystnym wariancie, oznaczenia dokonuje się za sprawą kodu elektronicznego, który umieszczony jest na każdej rurze, i który jest widoczny dla czytnika urządzenia. Kod może być kodem kreskowym, kodem identyfikacji radiowej („RFID), lub jakimkolwiek równoważnym środkiem kodującym, który może zawierać informacje identyfikujące rodzaj kapsułek zawartych w rurze. Innym środkiem umożliwiającym oznaczenie rury moż e być system wyboru kolorów za pomocą jednego lub wielu czujników kolorów zlokalizowanych w strefie przejścia. Rury mogą być przezroPL 200 203 B1 czyste i zawierać kapsułki o kolorach, które są oznaczane przez czytniki w chwili przejścia rury. Inny, prostszy środek oznaczania może polegać na oznaczeniu pierwszej rury i następnie liczeniu ich od początku za pomocą licznika. Środek oznaczający może również zawierać mikro-przerywacz lub elektromagnes umożliwiający sterowanie zatrzymywaniem się silnika.

Karuzela poruszana jest silnikiem 272 sterowanym kontrolerem aż do chwili, gdy oznaczona i wybrana rura znajdzie się w punkcie przecię cia I-I'. Kontroler zatrzymuje silnik a wybrana rura znajduje się w położeniu wstępnego wyboru. Jeżeli wybór odpowiada kapsułce znajdującej się w rurze, która znajduje się już w położeniu wstępnego wyboru, kontroler to stwierdza i silnik 272 nie jest uruchamiany.

2. Pobieranie kapsułki i jej transport do systemu ekstrakcji:

W kolejnym etapie, system chwytają cy 4 przemieszcza się na polecenie kontrolera z poł o ż enia wyrzucania, które zostanie opisane poniżej do położenia chwytania kapsułki znajdującej się w wybranej rurze. W tym celu kontroler zarządza uruchomienie silnika 43, który doprowadza wówczas płytkę blokującą 40 wraz ze szczękami 42 do położenia chwytania. Położenie chwytania odpowiada położeniu, w którym otwór 41 płytki blokującej 40 pokrywa się w pionie z dolnym otworem wybranej rury. W tym położeniu kontroler zatrzymuje silnik 43. Kapsułka znajdująca się najniż ej w rurze spada grawitacyjnie przez otwór i zatrzymuje się na ściankach oporowych 48 pary szczęk 42, znajdujących się poniżej. Szczęki znajdują się w tym przypadku w położeniu zamkniętym. Aby tak było, cylinder 50 jest wówczas w położeniu dolnym jak na fig. 8, przy czym część wklęsła 580 powierzchni krzywki jest skierowana w stronę ścianki stałego kołka 57 w obudowie. Należy zauważyć, że przestrzeń między szczękami a płytką blokującą 40 jest dokładnie taka, jak grubość jednej kapsułki. W ten sposób inne kapsułki znajdujące się w rurze utrzymują się w stosie na chwyconej kapsułce. Płytka 5 blokująca 40 służy jako element oddzielający po obrocie uchwyconą kapsułkę od reszty stosu zawartego w rurze. Można przewidzieć dodawanie dodatkowego elementu oddzielającego dla umożliwienia opuszczenia wybranej kapsułki poprzez płytkę blokującą bez konieczności opierania na niej ciężaru całego stosu. Ułatwia to opuszczanie zmniejszając ryzyko zablokowania.

Kolejny etap polega na transportowaniu kapsułki uchwyconej w szczękach aż do systemu ekstrakcji. W tym celu system chwytający 4 jest ponownie wprawiany w ruch obrotowy przez silnik 43 na polecenie kontrolera.

3. Uwolnienie kapsułki w urządzeniu do ekstrakcji:

Figury 10 do 12 ilustrują etap uwalniania jednej kapsułki w systemie ekstrakcji. Kapsułkę doprowadza się za pomocą szczęk 42 naprzeciw stałego dolnego bloku ekstrakcji 71. W tym momencie silnik 43 zatrzymuje się. Zatrzymanie silnika może być spowodowane poleceniem mikro-przerywaczy lub innych równoważnych środków dobrze znanych specjalistom. Kontroler poleca następnie opuszczenie stałego górnego bloku ekstrakcji 70 uruchamiając silnik 76. Obroty osi silnika zapędzają koła zębate 77, które przemieszczają blok 70 wzdłuż króćców 46, 86, których co najmniej część długości jest gwintowana w taki sposób, że współpracują one z nagwintowaniem otworów bocznych kół zębatych. Opuszczenie ruchomego bloku 70 powoduje przeprowadzenie członów popychających 790, 791 przez otwory 401, 402 płytki blokującej tak, że powoduje ona otwarcie się szczęk 42.

Szczęki, dopychane przez człony popychające 790, 791, opuszczają się względem płytki blokującej 40 i stykają się ponownie z czubkiem 52 środków sterujących 5. Szczęki zostają znów do dołu ściskając sprężynę 59 znajdującą się w obudowie. Zetknięcie się szczek z czubkiem powoduje otwarcie się szczek a tym samym uwolnienie kapsułki w urządzeniu do ekstrakcji, co pokazano schematycznie na fig. 11 i 12. Do uwolnienia dochodzi, gdy szczęki 42 zbliżą się w pionie do powierzchni oporowych 710 stałego dolnego bloku ekstrakcji 71. Szczęki 42 wprowadzane są więc w ruch jednocześnie opuszczający A i otwierający B, co pozwala na ich odsunięcie od bloku ekstrakcyjnego, co widać na fig. 12. Zamknięcie systemu ekstrakcji blokiem 70 dokonuje się więc równocześnie z ruchem szczęk.

Należy zauważyć, że ruchomy blok 70 jest zwymiarowany w taki sposób, aby mógł bez kłopotu przejść przez otwór 41 w płytce blokującej.

Ponadto, ważne jest, że szczęki 42 są popychane w kierunku A aż do sytuacji, w której ich powierzchnia oporowa 48 znajdzie się pod płaszczyzną oporową P kapsułki, odpowiadającą powierzchni przyjmującej 710 bloku dolnego. Szczęki znajdują się wówczas w położeniu oczekiwania na zakończenie ekstrakcji.

Następnie kapsułka zamykana jest między górnym blokiem ruchomym 70 a dolnym blokiem nieruchomym 71. Kapsułka ma korzystnie obrzeża, które chwytane są w przestrzeni między obydwoma

PL 200 203 B1 blokami ekstrakcji. Na tym etapie kapsułka znajduje się więc całkowicie we władaniu systemu ekstrakcji, bez żadnej istotnej interakcji mechanicznej ze środkami chwytającymi. System ekstrakcji może więc być całkowicie uszczelniony za pomocą środków uszczelniających typu uszczelki pierścieniowe lub inne (nieprzedstawione na rysunku).

Proces ekstrakcji jest więc sterowany kontrolerem.

4. Ekstrakcja kapsułki:

Ekstrakcja kapsułki jest procesem znanym. Nie ma potrzeby szczegółowego opisywania jego zasady. Zasadę działania ekstrakcji można znaleźć na przykład w opisach patentowych US 5,826,492; US 5,649,472 i US 5,762,987. Treść tych opisów została dołączona jako odniesienie do opisu sposobu ekstrakcji według niniejszego zgłoszenia.

5. Ponowne pobranie kapsułki w systemie ekstrakcji, transport i wyrzucenie:

Po zakończeniu procesu ekstrakcji zużytą kapsułkę pobiera się ponownie szczękami 42 wskutek otwarcia się ruchomego bloku ekstrakcji 70. Kontroler poleca uruchomienie silnika w przeciwnym kierunku obrotów kół zębatych 77, co powoduje uniesienie ruchomego bloku 70. W przeciwieństwie do zamykania, przemieszczenie bloku 70 powoduje uniesienie członów popychających, co zdejmuje nacisk wywierany przez szczęki. Szczęki wracają na swoje miejsce pod płytką blokującą wskutek zwolnienia ściskanej sprężyny 59 działającej na szczęki. Uniesienie się szczęk w kierunku przeciwnym do A, połączone z ich zbliżeniem się w kierunku przeciwnym do B, jak na fig. 12, powoduje ponowne uchwycenie brzegów kapsułki, jej złapanie i uniesienie z dolnego bloku ekstrakcji 71.

Kolejny etap polega na transporcie zużytej kapsułki w kierunku strefy wyrzutu. Wyrzucenie kapsułki przedstawione jest na fig. 13 do 15. W tym celu kontroler poleca uruchomienie silnika 43, który obraca układ chwytający 4 od strefy ekstrakcji 7 do strefy wyrzutu 8 systemu. Gdy otwór 41 płytki blokującej znajdzie się w tej strefie, naprzeciw otworu 80 wykonanego w głównym korpusie 30, silnik 43 zatrzymuje się. Podczas operacji transportu w kierunku tej strefy, obrót wokół osi O' prowadzi do uniesienia cylindra 50 pod działaniem nacisku wywieranego przez stały kołek 57 na wypukłą część powierzchni krzywki 581, co widać na fig. 14. Czubek 52 cylindra powoduje rozwarcie szczęk, co sprawia, że kapsułka 20 wypada. Korzystnie w urządzeniu pod strefą wyrzutu może być umieszczony pojemnik odbiorczy. Kapsułka jest w ten sposób eliminowana po ekstrakcji bez potrzeby wyjmowania jej z systemu rę cznie ani za pomocą zintegrowanego z systemem systemu odbiorczego. W takiej konfiguracji układ chwytający jest gotowy do użycia w nowym cyklu selekcji.

Wynalazek, który został opisany w odniesieniu do korzystnego przykładu realizacji może obejmować liczne warianty i modyfikacje, oczywiste dla specjalisty, które nie wykraczają poza zakres następujących poniżej zastrzeżeń patentowych.

Claims (16)

1. Urządzenie do przygotowywania napojów z kapsułek zawierających substancję do ekstrakcji w systemie ekstrakcji sł u żącym do przygotowywania napoju, zawieraj ą ce ukł ad do magazynowania mieszczący kapsułki uporządkowane w wielu szeregach i środek chwytający ruchomy między układem do magazynowania a systemem ekstrakcji, znamienne tym, że środek chwytający (4) jest obrotowy i przystosowany do chwytania kapsułek pojedynczo i uwalniania ich w systemie ekstrakcji (7) i że jest sterowany w taki sposób, że przyjmuje co najmniej dwa położenia, przy czym w jego pierwszym położeniu pobierania kapsułka jest trzymana pojedynczo przez środek chwytający (4) i może być przetransportowana przez środek chwytający (4) do drugiego położenia uwalniania, w którym środek chwytający (4) jest otwierany, aby uwolnić kapsułkę w systemie ekstrakcji (7), który jest zamykany na kapsułce.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kapsułka uwalniana jest za pomocą środka chwytającego (4) poprzez złożenie jej na części przyjmującej (71) systemu ekstrakcji w wyniku ruchu zbliżającego w kierunku pionowym i uwalniającego w kierunku bocznym środka chwytającego.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że środek chwytający (4) uwalnia kapsułkę w systemie ekstrakcji (7) w sposób skoordynowany z zamknięciem się systemu ekstrakcji na kapsułce.

4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że obejmuje środki sterujące otwieraniem (5) środka chwytającego (4), które powodują otwarcie go po raz pierwszy - aby uwolnić kapsułkę w systemie ekstrakcji (7), a następnie po raz drugi - aby uwolnić kapsułkę w strefie wyrzucania (8) po tym, jak środek chwytający odbierze zużytą kapsułę z systemu ekstrakcji (7).

PL 200 203 B1

5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że środek chwytający (4) zawiera parę szczęk (42), które są ruchome między położeniem zamknięcia, dostatecznego, aby utrzymać kapsułkę i położeniem rozwarcia, w którym uwalniają kapsułkę, przy czym para szczęk (42) jest otwieralna sprężyście przez rozwarcie za pomocą czubka (52), który uruchamia szczęki (42) przez swe względne przemieszczenie w stosunku do strefy rozwierania (424) szczęk.

6. Urzą dzenie wedł ug zastrz. 5, znamienne tym, ż e para szczę k (42) jest przemieszczalna względem czubka, aby kapsułka mogła być uwolniona przynajmniej przez popchnięcie wykonane przez człon popychający (790, 791), który przemieszcza się zgodnie z ruchomą częścią (70) systemu ekstrakcji podczas zamykania się środka ekstrakcji (7) wokół kapsułki.

7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że szczęki (42) mogą się otwierać w strefie wyrzucania (8) po wykonaniu ekstrakcji kapsułki, odpowiadającemu przemieszczeniu się środka chwytającego (4) między ekstrakcją kapsułki w strefie ekstrakcji a uchwyceniem kapsułki w strefie ładowania.

8. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, ż e otwarcie szczęk (42) przez rozchylenie w strefie wyrzucania w celu uwolnienia zuż ytej kapsuł ki realizowane jest korzystnie za pomocą krzywki (55), która przemieszcza czubek.

9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że układ do magazynowania (2) jest ruchomy wzdłuż pierwszej trasy (I), zaś środek chwytający (4) jest ruchomy wzdłuż drugiej trasy (I'), która przecina się z pierwszą trasą (I), co umożliwia uchwycenie jednej kapsułki z szeregu znajdującego się w punkcie przecięcia się obu tras (I, I').

10. Sposób selekcji i ładowania kapsułek do przygotowywania napoju w systemie ekstrakcji począwszy od strefy magazynowania zawierającej wiele szeregów kapsułek, w którym wybiera się i pobiera jedną kapsułkę z jednego szeregu kapsułek, transportuje się tę kapsułkę do systemu ekstrakcji i ekstrahuje się tę kapsułkę w systemie ekstrakcji, znamienny tym, że kapsułkę chwyta się za pomocą środka chwytającego (4), który jest obrotowy i sterowany w taki sposób, że przyjmuje co najmniej dwa położenia, przy czym w jego pierwszym położeniu pobierania kapsułka jest trzymana pojedynczo przez środek chwytający (4) i może być przetransportowana przez środek chwytający (4) do drugiego położenia uwalniania, w którym środek chwytający (4) jest otwierany, aby uwolnić kapsułkę w systemie ekstrakcji (7), który jest zamykany na kapsułce.

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że kapsułkę uwalania się w systemie ekstrakcji (7) za pomocą środka chwytającego (4) podczas ruchu uwalniającego, który nie powoduje interakcji mechanicznej systemu ekstrakcji ze środkiem chwytającym.

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że kapsułkę uwalnia się za pomocą środka chwytającego (4) poprzez złożenie jej na części przyjmującej (71) systemu ekstrakcji w wyniku ruchu zbliżającego w kierunku pionowym i uwalniającego w kierunku bocznym środka chwytającego.

13. Sposób według zastrz. 11 albo 12, znamienny tym, że zużytą kapsułkę ponownie chwyta się i przenosi do strefy wyrzucania (8), gdzie jest ona ponownie uwalniana.

14. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że kapsułkę przemieszcza się w strefach lub układach (2, 7, 8) wzdłuż trasy kołowej (I').

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że stosuje się układ do magazynowania zawierający karuzelę utworzoną z wielu rur załadowczych przemieszczanych wzdłuż trasy kołowej (I), która przecina trasę kołową (I').

16. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że uwolnienie kapsułki w systemie ekstrakcji (7) jest skoordynowane z zamknięciem się systemu i odwrotnie, ponowne uchwycenie zużytej kapsułki w systemie ekstrakcji (7) jest skoordynowane z otwarciem się systemu ekstrakcji.