Патент на изобретение №2344741

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГОРЯЧИХ НАПИТКОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области приготовления горячих напитков. Устройство для приготовления горячих напитков имеет подъемную трубку с нагревательным устройством и емкость для воды, имеющую выпускное отверстие, из которого вода или водяной пар, нагретая или нагретый нагревательным устройством, поступает по подъемной трубке в устройство для заваривания или смесительное устройство, устройство для поддержания постоянного уровня воды, с помощью которого в подъемной трубке постоянно удерживается один или несколько определенных уровней воды. Причем устройство для поддержания постоянного уровня воды имеет питающий резервуар, который соединен как с емкостью для воды или с резервуаром, соединенным с этой емкостью для воды, так и с подъемной трубкой, имеет уровень воды, соответствующий уровню воды в подъемной трубке. Питающий резервуар имеет на уровне, соответствующем определенному уровню воды в подъемной трубке переливное устройство. Изобретение позволяет поддерживать уровень воды оптимальным образом. 23 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройству для приготовления горячих напитков с емкостью для воды, которая имеет выпускное отверстие, из которого вода, нагретая при помощи нагревательного устройства, или водяной пар поступает по подъемной трубке в устройство для заваривания или смесительное устройство, причем при помощи нагревательного устройства вода, находящаяся в подъемной трубке, нагревается.

Подобные устройства работают по так называемому принципу перколятора, когда вода в подъемной трубке нагревается при помощи нагревательного устройства, а пузырьки пара, появляющиеся в процессе нагрева, поднимаются в подъемной трубке и разделяют собой воду, которая затем подается в устройство для заваривания или смесительное устройство для заваривания кофе, или для смешивания с порошкообразным экстрактом кофе, молока или мясного бульона.

Емкость для воды связана с подъемной трубкой по принципу сообщающихся труб, так что уровень воды в подъемной трубке зависит от соответствующего уровня наполнения емкости для воды. Это приводит к тому, что, в частности, при высоком уровне наполнения емкости для воды объем воды в подъемной трубке находится выше нагревательного устройства и при вводе в эксплуатацию прибора после простоя вода не нагревается или нагревается недостаточно. Таким образом, эту холодную воду пузырьки пара, образовавшиеся в области нагревательного устройства, гонят к устройству для заваривания или смесительному устройству, что приводит к получению в общем-то холодного напитка, а в случае с устройством для заваривания также к получению, по меньшей мере, недостаточно заваренного материала.

Задачей изобретения является, таким образом, создание устройства указанного типа, с помощью которого при вводе в эксплуатацию устройства после простоя происходит непосредственно подача полностью нагретой воды или водяного пара.

Эта задача решается согласно изобретению за счет того, что при помощи устройства для поддержания постоянного уровня в подъемной трубке, по меньшей мере, в значительной степени постоянно удерживается один уровень или несколько определенных уровней воды.

Благодаря такому выполнению объем каждый раз подогреваемой воды всегда постоянный. Таким образом, нагревательное устройство в отношении этого постоянного объема рассчитано настолько оптимально, что подача воды или водяного пара по принципу термального насоса при всегда в значительной степени одинаковых условиях происходит только тогда, когда имеющаяся в подъемной трубке вода полностью нагрета до температуры, например, почти 90°С. Это обеспечивает то, что порошкообразный экстракт, например кофе, молока или мясного бульона, оптимально растворяется и готов к употреблению в горячем виде. Для заваривания, например, фильтруемого кофе непосредственная подача сильно нагретой воды обеспечивает оптимальный процесс заваривания.

Выполнение устройства с подъемной трубкой, нагретой при помощи нагревательного устройства, позволяет иметь подъемную трубку с ограниченным поперечным сечением и тем самым с ограниченным приемным объемом, так что по типу прямоточного водоподогревателя уже через короткое время и при ограниченном расходе энергии поступает горячая вода или водяной пар.

Для оптимального использования объема и для предотвращения образования остатка нагретой не оптимальным образом воды один из определенных уровней воды может находиться рядом с выпускным отверстием подъемной трубки.

Особенно простая конструкция заключается в том, что устройство для поддержания постоянного уровня воды имеет резервуар, соединенный с подъемной трубкой и открытый в сторону атмосферы, в который вертикально вниз входит выпускное отверстие закрытой емкости для воды на уровне, соответствующем одному из определенных уровней поверхности воды.

Таким образом, по принципу поилки для птиц вода поступает автоматически и непрерывно из емкости для воды в резервуар, а оттуда в подъемную трубку, а затем из подъемной трубки в устройство для заваривания или смесительное устройство.

Другое, также конструктивно простое выполнение заключается в том, что устройство для поддержания постоянного уровня воды имеет резервуар, соединенный с подъемной трубкой, в который входит выпускное отверстие емкости, причем в выпускном отверстии емкости находится выпускной клапан, открывающийся при падении уровня воды в подъемной трубке при определенном уровне поверхности воды. И при этом происходит автоматическое и непрерывное поступление из емкости с водой количества воды, соответствующее количеству, поступающему из подъемной трубки к устройству для заваривания или смесительному устройству.

При этом выпускной клапан выполнен предпочтительно с возможностью его управления при помощи датчика, регистрирующего уровень воды в емкости.

Выпускной клапан может быть поплавковым клапаном, а датчик поплавковым датчиком, так что таким образом можно использовать особенно простой и надежно работающий датчик.

Еще одно выполнение изобретения, в котором вода также простым способом поступает из подъемной трубки, достигается благодаря тому, что устройство для поддержания постоянного уровня воды имеет подъемное устройство, с помощью которого в емкости для воды ее уровень удерживается в подъемной трубке на определенной высоте, поднимаясь и опускаясь.

При этом подъемное устройство может состоять из простых средств, если подъемное устройство представляет собой пружину, на которую опирается емкость для воды, в частности пружину сжатия, упругая длина хода которой обратно пропорциональна уровню воды в емкости.

Непрерывное слежение за поступлением горячей воды от подъемной трубки к устройству для заваривания или смесительному устройству также происходит, если устройство для поддержания постоянного уровня имеет датчик, регистрирующий в подъемной трубке уровень воды, с помощью которого, если уровень воды ниже определенной высоты, включается насос, связанный с емкостью для воды или резервуаром, и подает воду к подъемной трубке.

Если устройство для поддержания постоянного уровня воды имеет питающий резервуар, который связан как с емкостью для воды или соединенным с ней резервуаром, так и с подъемной трубкой, имеет уровень воды, соответствующий уровню воды в подъемной трубке, и наполняется до уровня, соответствующего одному из определенных уровней воды, то, когда вода вытекает из емкости с водой недостаточно быстро, обеспечивается достаточная подача воды, поступающей к подъемной трубке, с тем чтобы сразу определить количество воды, выходящей из подъемной трубки, и восполнять ее недостаток.

Уровень воды в питающей трубке, соответствующий уровню воды в подъемной трубке, при поступлении большего количества воды из емкости с водой, чем количество, выходящее из подъемной трубки, обеспечивается просто, если питающий резервуар имеет на уровне, соответствующем определенному уровню воды в подъемной трубке, переливное устройство, так что можно отводить избыток. воды предпочтительно обратно в емкость для воды.

Другая возможность поддержания уровня воды в резервуаре для ее дополнительной подачи на уровне воды в подъемной трубке заключается в том, что питающий резервуар на уровне, соответствующем определенному уровню поверхности воды, имеет датчик, с помощью которого, если уровень воды в подъемной трубке ниже определенного уровня поверхности воды, включается насос, расположенный на соединении емкости для воды или резервуара с питающим резервуаром для подачи воды к питающему резервуару.

Для оптимального осуществления подачи воды в подъемной трубке по принципу термального насоса подъемная трубка поднимается вверх по существу вертикально.

Однако она может также подниматься вверх под наклоном.

Наиболее быстрому и полному нагреву воды в подъемной трубке способствует то, что нагревательное устройство проходит в значительной степени по длине подъемной трубки и, в частности, по меньшей мере вблизи выпускного отверстия подъемной трубки. Нагревательное устройство можно, кроме того, выполнить и так, чтобы оно начиналось уже перед подъемом подъемной трубки.

Нагревательное устройство может представлять собой нагревательный стержень, проходящий в подъемной трубке прямо или в виде спирали, причем выполнение его в виде спирали дает большую эффективную длину нагревательного стержня при равной протяженности.

Образование газовых пузырьков и прохождение потока в подъемной трубке происходит беспрепятственно, если нагревательное устройство является нагревательным стержнем, проходящим прямо или в виде спирали по наружной стенке подъемной трубки.

Особенно хорошая передача тепла от нагревательного устройства воде происходит в подъемной трубке тогда, когда нагревательное устройство окружает подъемную трубку.

Простой и быстрый нагрев достигается тем, что нагревательное устройство имеет одно или несколько нагревательных сопротивлений.

Если подъемная трубка выполнена полностью или частично как нагревательное устройство, то в подъемной трубке происходит прямая и эффективная передача тепла от нагревательного устройства воде.

Для улучшения качества воды в резервуаре можно разместить фильтр, через который проходит вода, поступающая из емкости с водой к подъемной трубке.

Если подъемная трубка имеет в области нагревательного устройства увеличенное проходное сечение, то можно нагреть и подать большее количество воды.

Во избежание перегрева нагревательного устройства, когда количество воды в подъемной трубке недостаточное, датчик регистрирует наполнение водой подъемной трубки, по меньшей мере, в области нагревательного устройства и при недостаточном наполнении подает сигнал, отключающий нагревательное устройство.

Если при этом датчик находится почти в верхней концевой области нагревательного устройства, то он срабатывает уже тогда, когда уровень воды уже не полностью накрывает область нагревательного устройства.

При этом датчик может представлять собой термостат нагревательного устройства, с помощью которого также регулируется температура нагревательного устройства.

Для своей защиты термостат имеет предпочтительно перегрузочный предохранитель.

Примеры выполнения изобретения представлены на чертежах и ниже описываются более подробно.

На Фиг.1 принципиальное изображение первого примера выполнения устройства для приготовления горячих напитков.

На Фиг.2 принципиальное изображение второго примера выполнения устройства для приготовления горячих напитков.

На Фиг.3 принципиальное изображение третьего примера выполнения устройства для приготовления горячих напитков.

На Фиг.4 изображение резервуара с вертикальной подъемной трубкой.

На Фиг.5 изображение резервуара с наклонной трубкой.

На Фиг.6 изображение устройства для поддержания уровня воды.

На Фиг.7 – второй пример выполнения устройства для поддержания уровня воды.

На Фиг.8 – третий пример выполнения устройства для поддержания уровня воды.

Устройства для приготовления горячих напитков, представленные на чертежах, имеют емкость для воды 1 с ее выпускным отверстием 2, находящимся на нижней стороне. Выпускное отверстие 2 емкости ведет, как это показано на фиг.1 и 3-7, к резервуару 3, расположенному под выпускным отверстием 2 емкости. На фиг.2 выпускное отверстие 2 емкости ведет к насосу 4, от которого вода из емкости с водой 1 через соединение 5 может поступать как к питающему резервуару 6′, так и к нижнему концу подъемной трубки 7.

На фиг.8 соединительный трубопровод 8 ведет прямо к нижнему концу не представленной здесь подъемной трубки 7, тогда как на фиг.1 и фиг.3-7 область дна резервуара 3 соединена с нижним концом подъемной трубки 7, 7′ через соединительный трубопровод 9.

На фиг.3 к соединительному трубопроводу 9 подсоединен своей областью дна питающий резервуар 6.

Как можно видеть на фиг.1-5, подъемная трубка 7, 7′ имеет нагревательное устройство 10.

Верхний конец подъемной трубки 7 ведет через почти горизонтальный канал 11 к выпускному отверстию 12, от которого вода или водяной пар, нагретые при помощи нагревательного устройства, по принципу термального насоса могут поступать в канал 11, а оттуда – в устройство для заваривания или смесительное устройство, здесь не представленные. Там происходит заваривание, например, молотого кофе или смешивание с порошкообразным экстрактом, например кофе, молока или мясного бульона.

Можно также подавать в сосуд только горячую воду или водяной пар для заваривания, например, чая.

На фиг.1-3 нагревательное устройство 10 состоит из нагревательного сопротивления 13, которое спиралью обвивает подъемную трубку 7, 7′, тогда как на фиг.4 и 5 нагревательное устройство 10 представляет собой стержнеобразное нагревательное сопротивление 13′, которое проходит вдоль наружной стенки подъемной трубки 7, а в случае с фиг.4 – даже еще частично вдоль соединительного трубопровода 9.

Подъемная трубка 13 проходит на фиг.4 вертикально, а на фиг.5 – под углом наклонно вверх.

Как показано на фиг.4 и 5, в области входа соединительного трубопровода 9 в резервуар 3 расположен обратный клапан 14, который препятствует обратному течению воды из соединительного трубопровода 9 в резервуар 3.

Для увеличения нагреваемого объема воды в примерах выполнения фиг.1-3 подъемная трубка 7′ выполнена с большим проходным сечением, чем соединительный трубопровод 5, 8 или 9.

Для поддержания постоянного уровня воды 15 в подъемной трубке 7, 7′ рядом с выпускным отверстием на верхнем конце подъемной трубки 7, 7′ предусмотрено устройство для поддержания уровня воды 16, 16′, 16”, 16”’.

В примерах выполнения по фиг.1 и фиг.3-6 устройство для поддержания уровня 16 образовано так, что выпускное отверстие 2 емкости с водой 1 на уровне 15, соответствующем определенному уровню воды 15 входит вертикально вниз в резервуар 3, который по принципу сообщающихся труб соединен с подъемной трубкой 7, 7′ через соединительный трубопровод 9. При этом уровень воды 15 и уровень 17 всегда почти одинаковы. Емкость с водой 1 выполнена закрытой до своего выпускного отверстия 2. Таким образом, при погружении выпускного отверстия 2 в воду резервуара 3 благодаря атмосферному давлению, действующему на поверхность воды в резервуаре 3, предотвращается перетекание воды из емкости с водой 1 в резервуар 3.

Как только уровень воды в подъемной трубке 7, 7′ из-за подачи ее по каналу 11 в устройство для заваривания или смесительное устройство падает, соответственно снижается также и уровень воды в резервуаре 3 и освобождается вход выпускного отверстия емкости 2. Благодаря этому вода поступает из емкости с водой 1 в резервуар 3, а воздух проходит снаружи через выпускное отверстие 2 в емкость с водой 1, пока вход выпускного отверстия снова не будет закрыт водой резервуара 3 и не наступит уравненное состояние. Таким образом, уровень воды подъемной трубки 7, 7′ автоматически удерживается постоянным.

В примере выполнения по фиг.3, в резервуаре 3 есть еще и фильтр 18, через который проходит вода, поступающая из емкости с водой 1 к подъемной трубке 7′. Чтобы компенсировать неравномерности вследствие гидравлических сопротивлений фильтра 18 при последующем протекании воды, объем воды, имеющийся в питающем резервуаре 6, образует буфер. Уровень воды в питающем резервуаре всегда соответствует уровню воды в подъемной трубке 7′. Так как поперечное сечение питающего резервуара 6 значительно больше поперечного сечения подъемной трубки 7′, колебания в последующем потоке, проходящем от резервуара 3, оказывают лишь незначительные воздействия на сохранение постоянного уровня воды в подъемной трубке 7′ на определенной высоте 15.

В примере выполнения по фиг.2 устройство для поддержания уровня воды 16′ образовано питающим резервуаром 6′, который можно наполнять при помощи насоса 4 до уровня 17, соответствующего определенной высоте 15 в подъемной трубке 7′. Для этого насосом 4 управляет датчик 19, который при превышении уровня 17 отключает насос 4, а при падении уровня 17 включает его. Таким образом, вода в питающем резервуаре 6′ всегда держится на уровне 17 и тем самым на определенной высоте 15.

На фиг.7 устройство для поддержания уровня воды 16” имеет в выпускном отверстии 2 поплавковый клапан 20, поплавок 21 которого определяет уровень воды в резервуаре 3 и тем самым также в подъемной трубке. При падении уровня воды в резервуаре 3 ниже уровня, соответствующего определенной высоте поверхности воды в подъемной трубке, поплавковый клапан 20 открывается, так что вода может течь через выпускное отверстие 2 из емкости с водой 1 в резервуар 3. Если после этого в резервуаре 3 достигается уровень, соответствующий определенной высоте поверхности воды в подъемной трубке, поплавковый клапан снова закрывается.

На фиг.8 устройство для поддержания уровня воды 16”’ сформировано таким образом, что вся емкость с водой 1 выполнена поднимающейся и опускающейся. Для этого емкость с водой 1 опирается на пружину сжатия 22, длина хода которой обратно пропорциональна уровню воды в емкости с водой 1. Уровень наполнения емкости для воды 1 находится на определенном уровне в подъемной трубке, здесь не представленной. Когда вода течет из емкости 1 к подъемной трубке, поступая в горячем виде в устройство для заваривания или смесительное устройство, то емкость с водой 1 становится легче на объем вытекшей воды. Такое облегчение приводит одновременно к тому, что пружина сжатия 22 приподнимает емкость с водой 1 настолько, насколько понизился уровень воды в емкости 1, так что уровень в емкости с водой 1 и в подъемной трубке остается на определенной высоте.

Формула изобретения

1. Устройство для приготовления горячих напитков, которое имеет подъемную трубку (7, 7′) с нагревательным устройством (10) и емкость для воды (1), имеющую выпускное отверстие (2), из которого вода или водяной пар, нагретая или нагретый нагревательным устройством (10), поступает по подъемной трубке (7, 7′) в устройство для заваривания или смесительное устройство, устройство для поддержания постоянного уровня воды (16, 16′, 16”, 16”’), с помощью которого в подъемной трубке (7, 7′), по меньшей мере, в значительной степени постоянно удерживается один или несколько определенных уровней воды (15), причем устройство для поддержания постоянного уровня воды (16, 16′, 16”, 16”’) имеет питающий резервуар (6, 6′), который соединен как с емкостью для воды (1) или с резервуаром (3), соединенным с этой емкостью для воды (1), так и с подъемной трубкой (7, 7′), имеет уровень воды, соответствующий уровню воды в подъемной трубке (7, 7′), и наполняется до уровня (17), соответствующего определенному уровню воды (15), отличающееся тем, что питающий резервуар (6, 6′) имеет на уровне (17), соответствующем определенному уровню воды (15) в подъемной трубке (7, 7′), переливное устройство.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что один из определенных уровней воды (15) находится рядом с выпускным отверстием подъемной трубки (7, 7′).

3. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что резервуар (3) открыт в сторону атмосферы и в резервуар (3) вертикально вниз входит выпускное отверстие (2) закрытой емкости для воды (1) на уровне (17), соответствующем определенному уровню воды (15).

4. Устройство по одному из пп.1 и 2, отличающееся тем, что в резервуар (3) входит выпускное отверстие (2), причем в выпускном отверстии (2) находится выпускной клапан (20), открывающийся при падении уровня воды в подъемной трубке (7, 7′), ниже определенного уровня воды (15).

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что выпускной клапан (20) выполнен с возможностью управления им при помощи датчика (21), регистрирующего уровень воды в резервуаре (3).

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что выпускной клапан является поплавковым клапаном (20), а датчик представляет собой поплавковый датчик (21).

7. Устройство по одному из пп.1 и 2, отличающееся тем, что устройство для поддержания постоянного уровня воды (16”’) имеет подъемное устройство, с помощью которого в емкости для воды (1) уровень воды удерживается на постоянном уровне (15) в подъемной трубке (7, 7′) с возможностью подъема и падения.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что подъемный механизм представляет собой упирающуюся в емкость для воды (1) пружину, в частности пружину сжатия (22), которая действует обратно пропорционально уровню воды в емкости (1).

9. Устройство по одному из пп.1 и 2, отличающееся тем, что устройство для поддержания постоянного уровня воды (16′), в частности питающий резервуар (7′), имеет датчик (19), который регистрирует уровень воды в подъемной трубке (7′) и с помощью которого при уровне воды ниже определенного уровня (15) для ее подачи включается насос (4), находящийся на соединении между емкостью для воды (1) или резервуаром (3) и подъемной трубкой (7′).

10. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что подъемная трубка (7, 7′) проходит, по существу, вертикально вверх.

11. Устройство по одному из пп.1-9, отличающееся тем, что подъемная трубка (7) проходит вверх под наклоном.

12. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что нагревательное устройство (10) проходит в значительной степени по длине подъемной трубки (7, 7′).

13. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что нагревательное устройство (10) проходит, по меньшей мере, рядом с выпускным отверстием подъемной трубки (7, 7′).

14. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что нагревательное устройство представляет собой нагревательный стержень, который проходит в подъемной трубке прямо или закручен в виде спирали.

15. Устройство по одному из пп.1-13, отличающееся тем, что нагревательное устройство (10) представляет собой нагревательный стержень, проходящий по наружной стенке подъемной трубки (7′) прямо или по спирали.

16. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что нагревательное устройство (10) охватывает подъемную трубку (7, 7′).

17. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что нагревательное устройство (10) имеет одно или несколько электрических нагревательных сопротивлений (13, 13′).

18. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что подъемная трубка выполнена полностью или частично как нагревательное устройство.

19. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что в резервуаре (3) находится фильтр (18), через который проходит вода, поступающая из емкости (1) к подъемной трубке (7′).

20. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что подъемная трубка (7) имеет в области нагревательного устройства (10) увеличенное проходное поперечное сечение.

21. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что датчик регистрирует наполнение водой подъемной трубки, по меньшей мере, в области нагревательного устройства и при недостаточном ее наполнении подает сигнал, отключающий нагревательное устройство.

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что датчик находится примерно в верхней концевой области нагревательного устройства.

23. Устройство по одному из пп.21 и 22, отличающееся тем, что датчик представляет собой термостат нагревательного устройства.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что термостат имеет перегрузочный предохранитель.

РИСУНКИ