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Diese Erfindung betrifft im allgemeinen
ein System zum wiederholten Liefern eines bestimmten Volumens einer
erhitzten und insbesondere Abgabe- und Zubereitungssysteme, genauer,
eine verbesserte Vorrichtung zum Liefern eines zubereiteten Getränks.
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Diese Erfindung betrifft im allgemeinen
Abgabe- und Zubereitungssysteme für Getränke, und insbesondere solche
mit einer verbesserten Vorrichtung zum Liefern eines zubereiteten
Getränks.
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Viele unterschiedliche Systeme zur
Kaffeezubereitung sind entworfen worden. Die meisten nutzen eine
Pumpe, z. B. eine Schlauchradpumpe, um Wasser aus einem Reservoir
durch eine Leitung in eine Zubereitungskammer zu führen. Die
Pumpe wird am Anfang eines Zubereitungszyklus eingeschaltet und
nach einer bestimmten Zeitspanne ausgeschaltet. Andere Zubereitungssysteme
nutzen ein elektrisch gesteuertes Gerät, um ein Ventil am Boden eines
Reservoirs zu öffnen.
Durch die Schwerkraft gelangt das Wasser durch eine Leitung in eine
Zubereitungskammer. Wieder wird am Ende einer bestimmten Zeitspanne
das Ventil geschlossen. Diesen bisherigen Zubereitungssystemen fehlt
die Möglichkeit,
gleichbleibend gleiche Flüssigkeitsvolumen
abzugeben. Die Systeme hängen
von der Genauigkeit des Zeitgebers, dem Flüssigkeitsdruck, etc. ab. So ein
System ist in JP-A-6293391 offenbart, das den Merkmalen der Präambel von
Anspruch 1 entspricht.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
liegt darin, ein auto matisches Zubereitungssystem bereitzustellen,
um gleichbleibend eine bestimmte Flüssigkeitsmenge aus einem Vorratsbehälter abzugeben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Kurz gesagt nutzt das erfindungsgemäße System
Druckluft, um eine bestimmte Flüssigkeitsmenge
beim Bereiten eines zubereiteten Getränkes auszubringen.
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Bei einer Ausführung umfaßt das Zubereitungssystem einen
Flüssigkeitsvorratstank
und eine Meßkammer.
Die Meßkammer
taucht zumindest teilweise unter einen Füllstandspegel der Flüssigkeit
im Vorratstank. Die Kammer umfaßt
einen verschließbaren
Flüssigkeitseinlaßanschluß, der unterhalb
des Füllstandspegels
der Flüssigkeit
mit dem Inneren des Vorratstank in kommunizierender Verbindung steht. Die
Kammer umfaßt
ebenfalls einen Flüssigkeitsauslaßanschluß und eine Öffnung,
die Druckluft aufnimmt, wobei die Druckluft eine bestimmte Flüssigkeitsmenge
durch den Flüssigkeitsauslaßanschluß der Kammer
ausbringt, um diese beim Bereiten eines zubereiteten Getränkes zu
verwenden. Eine Pumpe liefert Druckluft, und eine Steuerung überwacht
den Wert eines erfaßten
Drucksignals, das den Luftdruck in der Meßkammer anzeigt. Die Steuerung
veranlaßt die
Pumpe die bestimmte Flüssigkeitsmenge
aus der Meßkammer
auszubringen. Dann veranlaßt
die Steuerung einige Sekunden nach dem Erfassen eines Luftdruckabfalls
in der Kammer die Pumpe abzuschalten, weil der Luftdruck anzeigt,
daß die
bestimmte Flüssigkeitsmenge
in die Zubereitungskammer abgegeben worden ist. Die Kammer wird
dann auf Umgebungsdruck entlüftet,
der den verschließbaren
Flüssigkeitseinlaßanschluß öffnet und
Flüssigkeit aus
dem Vorratstank in die Kammer einfließen läßt. Der verschließbare Flüssigkeitseinlaßanschluß schließt automatisch,
um die Wiederversorgung der Meßkammer
zu vervollständigen.
Um die Kammer zur Umgebung hin zu entlüften, veranlaßt die Steuerung
ein elektrisch steuerbares Belüftungsventil,
eine geöffnete
Stellung einzunehmen.
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Diese und andere Ziele, Eigenschaften
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Lichte der anschließenden detaillierten
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
offensichtlich, die in den Begleitzeichnungen dargestellt sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen automatischen
Zubereitungssystems;
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2 ist
eine bildliche Darstellung einer Komponente des Zubereitungssystems,
welches einen Kartuschenhalter und einen Deckel aufweist;
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3A bis 3D sind Seitenansichten des
Kartuschenhalters und des Deckels in unterschiedlichen Betriebsstellungen;
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4A und 4B sind Ablaufdiagramme,
die zusammen die Steuerungsschritte während eines Zubereitungszyklus
zeigen;
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5A bis 5C sind vereinfachte Schnittansichten
von vorne des Kartuschenhalters und des Deckels in unterschiedlichen
Betriebsstellungen; und
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6 ist
ein Ablaufdiagramm einer eingebauten Prüfroutine, welche regelmäßig durch
die Steuerung ausgeführt
wird.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist speziell
für die Verwendung
in einem Zubereitungssystem 10, wie in 1 dargestellt, angepaßt, jedoch nicht auf die Anwendung
damit beschränkt.
Die abgegebene Flüssigkeit
ist hier Wasser, das auf eine bestimmte erhöhte Temperatur erhitzt wurde,
um Getränke
aus Extrakten (z. B. Kaffee, Tee, Pulver und Konzentrate) zuzubereiten,
welche in hermetisch verschlossenen Einwegkartuschen enthalten sind.
Das Zubereitungssystem gibt gleichbleibend gleiche Volumen von Wasser 12 aus
einem Vorratstank 14 ab. Eine kleine Meßkammer 16 ist die
Hauptabgabekomponente. Die Meßkammer 16 taucht
zumindest teilweise unter den Füllstand
des Wassers im Tank 14 ein. Eine Abdekkung 18 liegt über dem
Tank und der Meßkammer und
dichtet beide hermetisch ab.
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Die Meßkammer 16 hat an
ihrem Boden einen Einlaßanschluß 20,
um Wasser aus dem Tank 14 einfließen zu lassen, einen Luftanschluß 22,
und einen dritten Anschluß 23,
durch den eine Entnahmeleitung 24 in eine Tiefe "d" in
die Meßkammer
hineinragt. Im hier offenbarten Ausführungsbeispiel weist das Rückschlagventil
eine Silikonkugel 26 auf, welche gravitationsbedingt im
Einlaßanschluß 20 sitzt und
diesen verschließt.
Wie gezeigt, sitzt die Kugel 26 in einer geschlossenen
Stellung, um das Ausfließen
von Wasser aus der Meßkammer 16 über den Einlaßanschluß 20 zu
verhindern. Später
wird erklärt, daß die Kugel 26 so
angepaßt
ist, daß sie
durch hereinfließendes
Wasser aus dem Vorratstank 14 aus ihrer Position gebracht
wird.
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Der Vorratstank 14 nimmt
Wasser aus einem Reservoir 27 über eine Fülleitung 28 auf. Ein
elektrischer Schwimmschalter 29 ist im Reservoir 27 angeordnet
und liefert ein Signal an eine Leitung 30, welches den
Wasserstand im Reservoir anzeigt.
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Eine Luftpumpe 31 (z. B.
eine Membranpumpe) liefert Druckluft in eine Leitung 32,
welche die Druckluft durch einen Strömungsbegrenzer 33,
ein Rückschlagventil 34 und
in den Luftanschluß 22 führt. Der
Strömungsbegrenzer 33 liefert
die Druckluft gleichmäßiger. Ein
Drucksensor 36 überwacht den
Druck in der Leitung 32 und liefert einen erfaßten Drucksignalwert,
an eine Leitung 38 zu einer Systemsteuerung 40.
Die Steuerung 40 empfängt
ebenfalls ein erfaßtes
Temperatursignal über
eine Leitung 42 von einem Temperatursensor 44 (z.
B. einem Thermistor), welcher die Wassertemperatur im Vorratstank 14 überwacht.
Zusätzlich
empfängt
die Steuerung 40 Eingabesignale von einem Zubereitunssteuertafel 50,
z. B. ein Zubereitungsstartsignal über eine Leitung 52,
und das Wasserstandssignal des Reservoirs über die Leitung 30.
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Das System umfaßt ebenfalls ein Zubereitungsventil 54,
ein Belüftungsventil 56 und
ein Wasserabsperrventil 58. Jedes dieser Ventile 54, 56 und 58 arbeitet
in offener oder geschlossener Stellung gemäß den Steuersignalen aus der
Steuerung 40.
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Das System 10 umfaßt ferner
einen Getränkekartuschenhalter 60,
der mit einem axial beweglichen Deckel 62 zusammenwirkt,
der über
eine Leitung 64 mit einem Deckelstellungs-Steuersignal aus der
Steuerung 40 ansteuerbar ist. Die Steuerung empfängt verschiedene
Stellungssignale über
eine Leitung 66, dabei sind Deckelstellungssignale, die verwen det
werden, um zu bestätigen,
daß der
Deckel in eine bestimmte Stellung bewegt wurde.
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2 ist
eine bildliche Darstellung einer Zubereitungskopfanordnung 70,
dafür sind
den Getränkekartuschenhalter 60 und
den axial beweglichen Deckel 62 umfaßt. Das System 70 umfaßt eine
verschiebbare Schublade 62 mit Seitenflächen 74, 76, deren
jede eine Montageöffnung
(nicht dargestellt) aufweist, welche zusammen den Getränkekartuschenhalter 60 drehbar
an der verschiebbaren Schublade 72 befestigen. Die Schublade 72 gleitet entlang
der Schienenbaugruppen 78, 80. Ein Schubladenmikroschalter 79 liefert
ein Schubladenstellungssignal an die Leitung 66, welches
anzeigt, ob sich die Schublade in einer geschlossenen Stellung befindet
oder nicht.
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Der axial bewegliche Deckel 62 wird über den
Gelenkbügel 82 (teilweise
gezeigt) gehandhabt, der mit einem Elektromotor 84 über eine
Zahnstange 85 angetrieben ist. Der Deckel ist axial entlang
vertikaler Seitenführungen 86, 87 zwischen
einer Bereitschaftsstellung und einer Getränkezubereitungsstellung geführt. In
der Bereitschaftsstellung ist der Dekkel axial oberhalb und vom
Kartuschenhalter 60 getrennt angeordnet, natürlich vorausgesetzt,
daß die verschiebbare
Schublade 72 geschlossen ist. Mikroschalter 88, 89 erfassen,
ober der Deckel in der Bereitschaftsstellung oder in der Getränkezubereitungsstellung
ist und liefern das Dekkelstellungssignal an die Leitung 66.
Der Halter umfaßt
eine Kammer 90 und Kartuschenauswurfarme 92, 94,
die eine Getränkepatrone
(nicht dargestellt) im Halter aufnehmen und positionieren.
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3A ist
eine Seitenansicht des Kartuschenhalters 60 und des Deckels 62.
Wie gezeigt, ist eine Getränkekartusche 96 (vorzugsweise
wegwerfbar) in den Kartuschenhalter 60 eingesetzt. Eine
bevorzugte Getränkekartusche
ist im US-Patent 5,840,189
offenbart, welches auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen
wurde und welches hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Ein bevorzugter Kartuschenhalter wird in der ebenfalls anhängigen Anmeldung
offenbart, welche als Seriennummer TBD, eingereicht am 19. Januar 1999,
identifiziert ist und den Titel "Getränkefilterpatronenhalter" trägt, die
ebenfalls auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen
wurde und hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
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Zurückkommend zu 1 überwacht
die Steuerung 40 im allgemeinen die Druck- und Temperatursignale
an den Leitungen 38, 42 und das Zubereitungsstartsignal
an der Leitung 52, um die Pumpe 31, die Tankheizung 54 und
verschiedene Ventile im System zu steuern. Wir werden nun die Systemsteuerung
detaillierter besprechen.
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Die 4A und 4B sind Flußdiagramme,
die zusammen die Zubereitungszyklus-Routine 100 illustrieren,
die von der Steuerung 40 (1)
während
eines Zubereitungszyklus durchgeführt wird. Die Steuerung 40 ist
vorzugsweise ein Mikrocontroller (MCU), wie das Modell PIC16C72-4,
hergestellt von Microchip Technology, Inc. of Phoenix, Arizona.
Der Mikrocontroller umfaßt
einen On-Chip-Programmspeicher, RAM, eine RISC CPU und einen Analog-/Digitalkonverter
(ADC). In diesem Ausführungsbeispiel
stellen die in den 4A und 4B dargestellten Schritte
ausführbare
Programminstruktion dar, welche im MCU-Programmspeicher gespeichert
sind und von der CPU periodisch ausgeführt werden.
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Die Routine 100 umfaßt eine
Prüfung 102, die
bestimmt, ob der Zubereitungsprozeß beginnen soll. Dieser Test
prüft den
Zustand des Zubereitungsstartsignals an der Leitung 52 (1). Wenn das Signal anzeigt,
daß ein
Benutzer den Zubereitungsstartknopf nicht gedrückt hat, so werden die weiteren Schritte
der Routine 100 nicht ausgeführt. Wenn das Zubereitungsstartsignal
jedoch anzeigt, daß der
Benutzer den Zubereitungsstartknopf gedrückt hat, wird die Prüfung 104 durchgeführt, um
festzustellen, ob die Wassertemperatur für die Zubereitung heiß genug
ist. Die Prüfung 104 prüft den erfaßten Temperatursignalwert
an der Leitung 42, und wenn die Temperatur zu niedrig ist,
dann wird Schritt 106 ausgeführt,
um eine Statuslampe (z. B. eine gelbe Lampe) einzuschalten, und
die Routine 100 wird beendet. Wenn die Wassertemperatur
zum Zubereiten heiß genug
ist, veranlaßt
Schritt 108, den Deckel 62 (2) dazu, sich in die Getränkezubereitungsstellung
zu bewegen. Insbesondere schickt die Steuerung ein Deckelstellungssignal über die
Leitung 64 (1)
an den Motor 84 (2),
welcher den Deckel 62 axial entlang der vertikalen Seitenführungen
(86, 87) (1)
aus der Vorbereitungsstellung in die Getränkezubereitungsstellung bewegt.
Wir werden nun kurz den Halter 60 und den Deckel 62 besprechen.
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3A zeigt
den Kartuschenhalter 60 mit eingesetzter Kartusche 96 und
den Deckel 62 in Bereitschaftsstellung. 5A ist eine vereinfachte Schnittansicht
von vorne mit der Getränkepatrone 96,
die in den Halter 60 eingesetzt ist, und dem Deckel in
der Vorbereitungsstellung. Der Halter umfaßt ein Gehäuse 110, welches ein
sich nach oben erstreckendes hohles Einstechelement 112 aufweist,
das in einer Bodenfläche 114 befestigt
ist. Ein verschiebbarer Kar tuschenträger 116 mit einer
darin ausgebildeten Bohrung 118 ist koaxial mit dem nach
oben verlaufenden Einstechelement 112 angeordnet, wodurch
sich das Element 112 in den verschiebbaren Kartuschenträger 116 hinein
erstrecken kann. Das hohle Einstechelement weist eine ringförmige Lippe auf,
die am Umfang der Bodenflächenöffnung 121 anliegt,
und eine sich nach außen
erstreckende Leitung 122, die durch die Bodenflächenöffnung 121 tritt und
von der Bodenfläche 114 ausgehend
nach unten verläuft.
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Ein elastisches Element 124 (z.
B. eine Spiralfeder) ist so angeordnet, daß sie zwischen der Bodenfläche 14 und
dem verschiebbaren Kartuschenträger 116 wirkt.
Eine Seitenwand 126 verläuft in Axialrichtung von der
Bodenfläche 114 ausgehend,
um die Kammer 90 festzulegen (2), die so dimensioniert ist, daß sie die
Kartusche 96 aufnimmt. Die Seitenwand 126 weist
erste und zweite Führungskanäle (nicht
dargestellt) auf, die jeweils mit den Kartuschenauswurfarmen 92, 94 im
Eingriff stehen, so daß sich
der verschiebbare Kartuschenhalter 116 axial innerhalb
der Kammer bewegen kann. Die Kartuschenauswurfarme 92, 94 sind
mit dem verschiebbaren Kartuschenhalter 116 verbunden und
weisen axiale Endflächen 136, 138 auf,
welche eine nach außen vorstehende
Lippe 140 der Kartusche 96 berühren und diese halten.
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Ein Paar nach außen ragende Drehzapfen 142, 144 wirken
mit (nicht dargestellten) Halteraufnahmeöffnungen in den Seitenflächen 74, 76 (2) zusammen, um den Halter
drehbar aufzunehmen. Klinken 146, 148 werden verwendet,
um den Halter 60 bezüglich
der durch die Drehzapfen 142, 144 verlaufenden
Achse zu positionieren.
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3B und 5B zeigen eine Seitenansicht und
eine ver einfachte Schnittansicht des Halters von vorne, der mit
einer Kartusche versehen ist, und bei dem sich der Deckel in der
Getränkezubereitungsstellung
befindet. Wenn sich der Deckel 62 aus der Bereitschaftsstellung
(3A und 5A) axial nach unten in die Getränkezubereitungsstellung
(3B und 5B) bewegt, berührt eine schräge Fläche 149 des nach
unten weisenden Scharnierarms 150, der am Deckel befestigt
ist, die Klinke 148. Der Scharnierarm 150 und
seine schräge
Fläche 149 bestehen
vorzugsweise aus einem flexiblen Kunststoff, der es erlaubt, daß sich der
Scharnierarm etwas wegbiegt, wenn die Fläche 149 nach unten
an der Klinke entlanggleitet. Wenn sich der Deckel weiter axial
nach unten bewegt, passiert die schräge Fläche die Klinke 148 nach
unten und der Scharnierarm biegt sich zurück. Der Deckel übt dann
eine axiale Positionierungskraft auf die radial nach außen ragende
Lippe 140 der Kartusche aus, und bewegt den verschiebbaren
Kartuschenträger 116 tiefer
in die Kammer hinein und komprimiert das elastische Element 124.
Die durch den Deckel 62 aufgebrachte Kraft läßt eine nach
unten herausragende, mit einer Öffnung
versehene Sonde 153 die Oberseite der Kartusche 96 durchstoßen und
schafft so einen Zufluß,
durch den eine Flüssigkeit
(z. B. heißes
Wasser) ins Innere der Kartusche gelangt. Die Kraft führt ebenfalls
dazu, daß das
hohle Einstechelement 112 durch die Bohrung 118 tritt
und eine Bodenfläche
der Kartusche durchstößt, um einen
Abfluß zu
schaffen, durch den ein zubereitetes Getränk durch den verschiebbaren Kartuschenträger 116 und
die Bodenfläche 114 tritt. Eine
Schaumdichtung 155 umgibt die nach unten ragende, mit einer Öffnung versehene
Sonde 153.
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Wieder bezugnehmend auf 4A führt die Steuerung nach dem
Schritt 108 die Prüfung 151 durch,
um festzustellen, ob der Deckel korrekt in die Getränkezubereitungsstellung
bewegt wurde. Diese Prüfung
wird durchgeführt,
indem der Status der Deckelstellungssignale über die Leitung 66 (1) von den Mikroschaltern 88, 89 (1) geprüft wird. Im Falle, daß der Deckel
nicht korrekt geschlossen wurde, wird Schritt 152 ausgeführt, um
einen Fehler-/Alarmzustand anzukündigen,
und die Routine 100 wird beendet. Wenn jedoch der Deckel
korrekt geschlossen wurde, wird im Schritt 154 das Zubereitungsventil 54 (1) veranlaßt, sich
zu öffnen,
und Schritt 156 setzt die Pumpe 31 (1) in Betrieb.
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Wieder bezugnehmend auf 1, wenn die Pumpe 31 Druckluft
in die Meßkammer 16 einbringt wird
das Wasser in der Meßkammer
in die Abgabeleitung 24 gedrückt und tritt durch das Zubereitungsventil 54 in
den Kartuschenhalter 60. Der erhöhte Druck innerhalb der Meßkammer 16 fixiert
die Silikonkugel 26 fest auf dem Einlaß 20, um das Einströmen aus
dem Vorratstank 14 in die Meßkammer 16 zu verhindern.
Wie in 5B gezeigt, gelangt
das Wasser aus der Meßkammer
(nicht dargestellt) in die Kartusche 96 durch die nach
unten ragende, mit einer Öffnung
versehene Sonde 153, passiert den Getränkeextrakt und einen Filter
innerhalb der Kartusche, und verläßt die Kartusche 96 durch
das hohle Einstechelement 112.
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Wieder bezugnehmend auf 4A, führt die Steuerung eine Sicherheitsprüfung 158 durch,
um den erfaßten
Drucksignalwert an der Leitung 38 (1) zu überwachen, der dem Druck in
der Meßkammer
entspricht. Wenn der Druck mehr als 6 psi über den Umgebungsdruck steigt,
veranlaßt
Schritt 160 das Abstellen der Pumpe und das Öffnen des Belüftungsventils 56,
um den Druck in der Meßkammer 16 (1) abzusenken. Die Prüfung 158 überwacht
ebenfalls, ob die Pumpe länger
als für
einen bestimmten Zeitraum eingeschaltet war (z. B. eine Minute),
und führt
den Schritt 160 aus, wenn dem so war. Wenn keine Überdruck-
oder eine Zeitüberschreitungs-Situation
vorliegt, wird die Prüfung 162 durchgeführt, um
festzustellen, ob der Luftdruck in der Meßkammer unter einen Grenzwert
gefallen ist, der angibt, daß eine
bestimmte Flüssigkeitsmenge (z.
B. 8 Flüssigunzen)
die Meßkammer
verlassen hat. Diese Prüfung 162 überwacht
den erfaßten
Druckwert an der Leitung 38 (1).
Der Grenzwert ist vorzugsweise ein Bruchteil des erfaßten Maximaldrucks während des
Zubereitungszyklus. Zum Beispiel kann der Grenzwert 75% des maximalen,
erfaßten
Druckes während
des Zubereitungszyklus sein. Alternativ kann der Grenzwert ein fester
Wert sein.
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Sobald der erfaßte Druck unter den Grenzwert
gefallen ist, wird Schritt 164 durchgeführt, um den Ablauf einige Sekunden
zu verzögern,
um Restflüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsverlauf
zwischen der Meßkammer
und dem Kartuschenhalteraus-laß auszublasen.
Es sei darauf hingewiesen, daß das
Ausblasen des Flüssigkeitsweges
sicherstellt, daß nur heißes Wasser
zur Zubereitung verwendet wird, was besonders wichtig ist, wenn
ein längerer
Zeitraum zwischen Verwendungen liegt. Zusätzlich entfernt das Ausblasen
des Flüssigkeitsweges
Flüssigkeit aus
der benutzten Kartusche und ermöglicht
eine sauberere Entsorgung. Für
den Fachmann ist klar, daß die
Steuerung während
der Verzögerung
andere Aufgaben, wie Eingabesignalverarbeitung, Ausgabesignalverarbeitung,
Vorratstanktemperaturüberwachung,
Reservoirwasserspiegelkontrolle und eingebaute Prüfungsroutinen,
im Hintergrund und Vordergrund ausführen kann. Die Verzögerung kann
durch Hardware- oder Softwaremaßnahmen
implementiert werden.
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Die Schritte 166, 168 werden
anschließend ausgeführt, um
die Pumpe abzuschalten und das Zubereitungsventil 54 (1) zu schließen. Zu
diesem Zeitpunkt steht die Meßkammer
nach wie vor unter Druck und enthält nur eine kleine Wassermenge,
die sich unterhalb der Entnahmeleitung 24 (1) befindet.
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Die Prüfung 170 wird durchgeführt, um
festzustellen, ob das Absperrventil 58 (1) geöffnet ist,
wodurch angezeigt wird, daß das
Reservoir 27 (1)
immer noch nach dem vorhergehenden Zubereitungszyklen aufgefüllt wird.
In diesem Fall wird das Wiederauffüllen der Meßkammer durch den Schritt 172 verzögert. Das
Auffüllen
der Meßkammer beginnt,
wenn Schritt 174 die Öffnung
des Belüftungsventils 56 (1) veranlaßt. Dadurch
wird der Luftdruck in der Meßkammer
auf den Umgebungsdruck reduziert und die Silikonkugel 26 (1) wird freigegeben und
Wasser tritt durch den Einlaß 20 (1) in die Kammer. Das Wasser
füllt die
Meßkammer
und die Silikonkugel setzt sich wieder schwerkraftbedingt auf den
Flüssigkeitseinlaß. Das Reservoir 27 (1) füllt den Vorratstank 14 über die Fülleitung 28.
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Dann wird Schritt 176 durchgeführt, um
den Deckel aus der Getränkezubereitungsstellung
in die Bereitschaftsstellung zu bewegen. 5C zeigt eine Durchgangsstellung des
Dekkels, wenn sich der Deckel aus der Zubereitungsstellung in die
Bereitschaftsstellung bewegt, dabei wird dargestellt, daß die Kartusche
von dem hohlen Einstechelement 112 abgezogen wird. Es wird
deutlich gezeigt, daß sich beim
Aufwärtsbewegen
des Deckels, das elastische Element 124 ausdehnt und den
verschiebbaren Kartuschenträger 116 axial
nach oben bewegt und dabei die Kartusche 96 vom hohlen
Einstechelement 112 abzieht. Bezugnehmend auf 3C, greift der nach unten
weisende Scharnierarm 150 an der Unterseite der Klinke 148 an,
wenn sich der Deckel in seine Bereitschaftsstellung bewegt. Insbesondere
berührt
der Scharnierarm die Unterseite der Klinke 148, wenn sich
der Deckel axial aus der Zubereitungsstellung in die seine Bereitschaftsstellung
bewegt, und bringt den Halter dazu, sich schnell um die Drehzapfen
zu drehen. Die andere Klinke 146 wirkt mit (nicht dargestellten)
Anschlägen
zusammen, die an der Seitenwand 74 (2) positioniert sind, um die Drehbewegung
des Halters zwischen der aufrechten Position und der Entleerungsposition
(z. B. bei etwa 135° Rotation)
zu begrenzen. Beim schnellen Drehen des Halters schlägt die Klinke 146 an
einen der Anschläge
an, stoppt die Rotation abrupt und wirft die Kartusche aus. Auf
diese Weise wird die Kartusche nach einem vollständigen Zubereitungszyklus in
vorteilhafter Weise aus dem Halter entfernt. Wenn sich der Deckel
weiter nach oben in die Bereitschaftsstellung bewegt, wird der Scharnierarm
von der Klinke entkoppelt und erlaubt so, daß der leere Kartuschenhalter um
die Drehzapfen zurück
in eine aufrechte Position schwenkt, wie in 3D gezeigt. Um sicherzustellen, daß sich der
Deckel 62 von der Oberseite der Kartusche 96 trennt,
sind mehrere Vorsprünge 178 an
der Unterseite des Deckels 62 angebracht. Zum Beispiel
können
sich die Vorsprünge 178 radial
von der Mitte der Unterseite des Deckels ausgehend erstrecken. Die
Schaumdichtung 155 unterstützt ebenfalls die Trennung
des Deckels 62 von der Oberseite der Kartusche 96.
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Wieder zurückkehrend zu 4B, Schritt 180 wird durchgeführt, um
eine Verzögerung
von einigen Sekunden auszuführen,
die sicherstellt, daß genügend Zeit
zwischen dem Öffnen
des Belüftungsventils
in Schritt 174 und dem Schließen des Ventils in Schritt 182 liegt,
um das Auffüllen
der Meß kammer zu
gewährleisten.
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Um ein weiteres Getränk zuzubereiten,
wird die Schublade 22 (1)
geöffnet
und eine neue Kartusche wird in den Halter eingesetzt.
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6 ist
ein Ablaufdiagramm einer eingebauten Prüfroutine 200, die
periodisch von der Steuerung ausgeführt wird. Die Routine 200 umfaßt eine Prüfung 202,
die bestimmt, ob die Heizung 54 (1) zu lange eingeschaltet war (z. B.
20 Minuten). Ist dies der Fall, wird Schritt 204 ausgeführt, um die
Heizung auszuschalten, gefolgt von Schritt 206, um einen
Fehler-/Alarmzustand anzukündigen.
Im anderen Fall wird die Prüfung 208 durchgeführt, um festzustellen,
ob die Meßkammer 16 (1) unter zu hohem Druck
steht. Ist dies der Fall, wird Schritt 210 durchgeführt, um
die Pumpe abzustellen und das Belüftungsventil zu öffnen, gefolgt
von Schritt 206, um einen Fehler-/Alarmzustand anzukündigen.
Wenn jedoch kein Überdruck
existiert, überprüft die Prüfung 212,
ob das Absperrventil 58 (1)
für zu
lange Zeit geöffnet
war (z. B. 90 Sekunden). Wenn dem so ist, werden die Schritte 214,
216 und 218 durchgeführt, um das Absperrventil und
die Zubereitungsventile zu schließen und einen Fehler-/Alarmzustand
anzuzeigen. Wieder bezugnehmend auf 1 umfaßt das System 10 vorzugsweise
ein Schwimmerabsperrventil 220, welches schließt, wenn
der Wasserspiegel im Reservoir zu hoch ist. Dieses Ventil ist redundant zum
elektrisch steuerbaren Absperrventil 58 ( 1), und diese Redundanz verhindert praktisch,
daß ein Versagen
an einzelnen Punkten ein Überfüllen verursacht.
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Abschließend sei auf 1 Bezug genommen, die Steuerung 40 steuert
ebenfalls den Wasserspiegel im Reservoir, indem sie das Wasserspiegelsignal
an der Leitung 30 überwacht.
Die Steuerung öffnet
das Absperrventil 58, wenn der Wasserspiegel im Reservoir
unter eine Untergrenze fällt,
und schließt das
Ventil, wenn der Spiegel über
eine Obergrenze steigt.
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Während
die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, bei dem der Luftdruck erfaßt wird, um zu bestimmen, wann
eine bestimmte Wassermenge aus der Meßkammer abgegeben wurde, ist die
vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein
Füllhöhensensor
(z. B. ein Schwimmschalter) in der Meßkammer angeordnet sein, um
festzustellen, wann die Flüssigkeit
in der Kammer unter einem bestimmten Füllstand liegt. Namentlich genügt es, daß in all
diesen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung Druckluft verwendet wird, um eine bestimmte
Flüssigkeitsmenge aus
der Meßkammer
auszubringen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
im Zusammenhang mit einem automatischen Zubereitungssystem besprochen
wurde, welches eine Mikrosteuerung enthält, ist für den Fachmann klar, daß es mehrere
unterschiedliche Techniken gibt, um die Abgabe von Druckluft an
die Meßkammer
zu steuern. Zum Beispiel kann ein Automat verwendet werden statt
einer CPU. Zusätzlich
kann die Steuerung ein analoges System sein anstatt einer Digitalsteuerung. Darüber hinaus
kann eine pneumatische Steuerung anstatt der elektronischen Steuerung
verwendet werden, um die Abgabe und Zuführung der Druckluft zu steuern.
Obwohl offensichtlich, wird ausdrücklich darauf hingewiesen,
daß die
vorliegende Erfindung natürlich
nicht auf die hier besprochenen Verzögerungswerte, Grenzwerte oder
Zubereitungsgrößen beschränkt ist.
Zusätzlich
kann er wogen werden, daß statt
einem elektrisch steuerbaren Ventil, das Belüftungsventil mechanisch an
den Deckel gekoppelt sein kann, so daß das Ventil öffnet, wenn
der Deckel aus der Getränkezubereitungsstellung
in die Bereitschaftsstellung bewegt wird. Die vorliegende Erfindung
kann auch in einer sogenannten "Verkaufsautomaten"-Umgebung betrieben
werden. Das heißt
als Verkaufsautomat würde
das System mit der Zubereitung nicht beginnen, bevor Geld eingeworfen
wurde oder ein Konto belastet wurde. Zum Beispiel kann die Prüfung 104 (4A) überprüfen, daß sichergestellt ist, daß der notwendige
Betrag gezahlt wurde, bevor der Beginn der Zubereitung zugelassen
wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
im Zusammenhang mit mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben
und gezeigt wurde, können
verschiedene Änderungen,
Weglassungen und Zusätze
in der Gestalt und bei Details vorgenommen werden, ohne den Gegenstand
der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert
ist, zu verlassen.