RU2569592C2

RU2569592C2 - Система вспенивания молока

Info

Publication number: RU2569592C2
Application number: RU2013105242/12A
Authority: RU
Inventors: Сипке Тео ДОУМА
Original assignee: Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2015-11-27
Also published as: WO2012004711A1; US20130112083A1; ES2474142T3; JP5853020B2; BR112013000212A8; CN102958409A; EP2590539B1; JP2013530006A; RU2013105242A; BR112013000212A2; EP2590539A1; US8991305B2

Abstract

Система (1) вспенивания молока, включающая канал (10) для воды, который последовательно соединяет между собой резервуар (11) для воды, насос (12), нагреватель (15) для выпаривания воды и узел (31) смешивания. Система дополнительно включает канал (20) для воздуха, который последовательно соединяет между собой вход (21) воздуха, первый обратный клапан (22), второй обратный клапан (24) и узел смешивания. Система также включает канал (30) для пара/воздуха, который последовательно соединяет между собой узел смешивания и устройство (32) для вспенивания. Система вспенивания молока дополнительно включает расширительный сосуд (60), имеющий водяную камеру и воздушную камеру, причем упомянутая водяная камера соединена с местом канала для воды, находящимся по ходу после насоса и по ходу до нагревателя, при этом упомянутая воздушная камера соединена с местом канала для воздуха, находящимся по ходу после первого обратного клапана и по ходу до второго обратного клапана, обеспеченных в нем. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к системе вспенивания молока для образования молочной пены, полученной с помощью пара, причем эта система может быть использована с кофе-машиной или может быть встроена в кофе-машину, такую как, в частности, эспрессо-машина (водяного) бакового или резервуарного типа.

Уровень техники

Кофе-машина может быть оснащена системой вспенивания молока для приготовления видов кофе, которые включают молочную пену, полученную с помощью пара, таких как, например, капучино или кофе с молоком («кафе латте»). Основной целью системы вспенивания молока в такой машине является приготавливать или добавлять при приготовлении молочную пену, состоящую из крошечных (предпочтительно микроразмера) пузырьков и имеющую температуру в диапазоне приблизительно 50-70°С.

Известные системы вспенивания молока могут вспенивать молоко с помощью смешивания пара, воздуха и молока посредством трубки Вентури. Пар тогда нагнетают через трубку Вентури, создавая в ней разрежение, которое используют, чтобы всасывать, как атмосферный воздух, так и молоко через линию подачи воздуха и линию подачи молока соответственно. Количеством молока и воздуха, которое всасывают, управляют с помощью ограничений дозирования в соответственных линиях подачи. Этот подход является предпочтительным с точки зрения производственных затрат, так как он может требовать только один, обычно электрически питаемый, насос для снабжения генератора пара испаряемой водой и должным образом поддерживать систему при повышенном давлении. Однако, к сожалению, процесс смешивания в трубке Вентури может быть несколько сильным и неустойчивым, в результате чего остаток молока может непреднамеренно закончиться и дополнительно сузить ограничение дозирования в линии подачи воздуха. В конечном счете ограничение дозирования воздуха даже может стать полностью заблокированным, причем в этом случае система вспенивания молока прекратит функционирование.

Альтернативой всасыванию атмосферного воздуха в трубку Вентури, приводимую паром, является нагнетать сжатый воздух в линию пара, ведущую наверх в трубку Вентури, причем эта трубка Вентури затем может быть использована только для того, чтобы всасывать молоко. Использование сжатого воздуха может устранить необходимость в уязвимом ограничении дозирования воздуха, поскольку отдельный воздушный насос или компрессор может быть использован как для того, чтобы сжимать, так и для того, чтобы дозировать подачу воздуха. Однако дополнительный насос также повысил бы производственные затраты системы вспенивания молока и, в результате сделал эту альтернативу менее выгодной.

Задачей настоящего изобретения является преодолеть или уменьшить вышеупомянутые недостатки известных систем вспенивания молока и предоставить экономически технологичную систему вспенивания молока, в которой минимизирован риск перекрытия линии подачи воздуха с помощью остатка молока.

Сущность изобретения

Один объект настоящего изобретения касается системы вспенивания молока. Система вспенивания молока может включать канал для воды, который по ходу потока последовательно соединяет между собой резервуар для воды, насос, нагреватель или термоблок для выпаривания воды в канале для воды и узел смешивания. Система дополнительно может включать канал для воздуха, который при рассмотрении в направлении по ходу потока последовательно соединяет между собой вход воздуха, первый обратный клапан, второй обратный клапан и узел смешивания. Система также может включать канал для пара/воздуха, который по ходу потока последовательно соединяет между собой узел смешивания и устройство для вспенивания. Система вспенивания молока дополнительно может включать расширительный сосуд, имеющий водяную камеру и воздушную камеру, причем упомянутая водяная камера соединена с местом канала для воды, находящимся по ходу после насоса и по ходу до нагревателя, при этом упомянутая воздушная камера соединена с местом канала для воздуха, находящимся по ходу после первого обратного клапана и по ходу до второго обратного клапана, обеспеченных в нем.

Раскрытая система вспенивания молока работает в двух альтернативных циклах: цикле вспенивания и цикле покоя. Во время цикла вспенивания насос является действующим с возможностью подачи потоков пара и воздуха в узел смешивания таким образом, чтобы создавать смесь пара/воздуха, которую затем доставляют в устройство для вспенивания для образования молочной пены. Пар создают, когда пар вытесняет жидкую воду из резервуара для воды через канал для воды в нагреватель, который через тот же канал для воды находится в связи по текучей среде с узлом смешивания, расположенным по ходу после него. Поток сжатого воздуха в узел смешивания осуществляют посредством двухкамерного расширительного сосуда, который расположен между каналом для воды и каналом для воздуха. Когда насос работает, чтобы вытеснять воду из резервуара для воды в нагреватель, он также нагнетает воду в водяную камеру расширительного сосуда. Это заставляет любой воздух в воздушной камере расширительного сосуда быть сжатым и вытесненным через канал для воздуха по направлению к узлу смешивания. Во время цикла покоя насос является неработающим и водяной камере расширительного сосуда дают возможность опорожниться и разгерметизироваться. Это дает воздушной камере сосуда время, чтобы забрать свежий воздух через вход для воздуха или через канал для воздуха, фактически перезаряжая ее для следующего цикла вспенивания. Таким образом, система вспенивания молока по изобретению преимущественно использует только один (водяной) насос для того, чтобы одновременно снабжать узел смешивания как водой (в виде пара), так и воздухом.

В соответствии с разработкой изобретения система вспенивания молока дополнительно содержит канал для обратного потока воды, который соединяет между собой место канала для воды, находящееся по ходу после насоса и по ходу до нагревателя, клапан для регулировки обратного потока и место канала для воды, находящееся по ходу после резервуара для воды и по ходу до насоса.

Канал для обратного потока воды обеспечивает байпас вокруг насоса, давая возможность воде из водяной камеры расширительного сосуда течь обратно в резервуар для воды во время цикла покоя. Клапан для регулировки обратного потока выполнен с возможностью гарантирования, что обратный поток воды имеет место только во время цикла покоя, т.е. когда насос является неработающим.

В одном варианте выполнения клапан для регулировки обратного потока может быть трехканальным клапаном, приводимым давлением воды, который расположен в канале для воды в месте, находящемся по ходу после насоса. Такой клапан может быть экономично изготовлен и осуществлен, в частности, поскольку он не требует электрического привода, например соленоида или электродвигателя, чтобы функционировать.

В предпочтительном варианте выполнения клапан для регулировки обратного потока может содержать первую камеру клапана, причем упомянутая первая камера клапана имеет первый патрубок, который соединен с расположенной раньше по ходу секцией канала для воды. Он может дополнительно содержать вторую камеру клапана, причем упомянутая вторая камера клапана имеет второй патрубок и третий патрубок, причем второй патрубок соединен с расположенной дальше по ходу секцией канала для воды, а третий патрубок соединен с каналом для обратного потока воды. Клапан для регулировки обратного потока также может содержать ограничение потока, соединять между собой первый патрубок и второй патрубок таким образом, что поток воды через канал для воды дает повышение перепада давления через ограничение потока и между первой и второй камерами клапана. Подвижная мембрана может быть герметично расположена между первой камерой клапана и второй камерой клапана. Мембрана может закрывать третий патрубок под воздействием перепада давления, создаваемого насосом, потока воды, находящегося по ходу после него, через канал для воды.

В другом предпочтительном варианте выполнения клапан для регулировки обратного потока может содержать камеру клапана, причем упомянутая камера клапана имеет первый патрубок, который соединен с расположенной раньше по ходу секцией канала для воды, второй патрубок, который соединен с расположенной дальше по ходу секцией канала для воды, находящейся по ходу после него, и третий патрубок, который соединен с каналом для обратного потока воды. Третий патрубок может быть шире, чем упомянутый второй патрубок, и предпочтительно может быть обеспечен на боковой или нижней стенке камеры клапана. Клапан для регулировки обратного потока может дополнительно содержать поплавок, который расположен в камере клапана и размеры которого заданы таким образом, что он может закрывать третий патрубок.

В соответствии с разработкой системы вспенивания молока канал для воды может включать обратный клапан, расположенный по ходу после насоса и по ходу до нагревателя. Обратный клапан может иметь давление открывания, которое может быть достигнуто или превышено только тогда, когда насос является работающим.

Обратный клапан в канале для воды может служить для того, чтобы не давать водяной камере расширительного сосуда сливаться в нагреватель во время цикла покоя. Такой слив нежелательно заставил бы нагреватель возобновить образование пара (обычно нагреватель является пустым в конце цикла вспенивания, в то же время нагреватель может быть все же при достаточной температуре, чтобы испарять воду). Точное значение давления открывания может зависеть от конфигурации системы, но обычно является таким, что оно может быть достигнуто или превышено только, по меньшей мере, в течение длительного периода времени, когда насос является действующим. Давление открывания, в частности, может быть выше давления, которое может быть доставлено, по меньшей мере, в течение длительного периода времени в обратный клапан с помощью повышения давления воды при перезарядке водяной камеры расширительного сосуда, если насос прекращает работу.

Эти и другие признаки и преимущества изобретения будут понятны из последующего подробного описания вариантов выполнения изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, которые предназначены для того, чтобы иллюстрировать, а не ограничивать изобретение.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - блок-схема каналов и оборудования примерной системы вспенивания молока по изобретению;

Фиг.2 - схематичный вид в сечении первого примерного варианта выполнения регулирующего клапана для использования с системой вспенивания молока по фиг.1;

Фиг.3 - схематичный вид в сечении второго примерного варианта выполнения регулирующего клапана для использования с системой вспенивания молока по фиг.1.

Подробное описание вариантов выполнения

На фиг.1 представлена блок-схема каналов и оборудования примерной системы 1 вспенивания молока по изобретению. В показанном варианте выполнения имеется четыре основных взаимно соединенных канала: канал 10 для воды, канал 20 для воздуха, канал 30 для пара/воздуха и канал 40 для обратного потока воды.

Канал 10 для воды может проходить от резервуара 11 для воды до узла 31 смешивания. Посреди резервуара 11 для воды и узла 31 смешивания канал 10 для воды может последовательно включать насос 12, ограничение 13 дозирования воды или потока воды, обратный клапан 14 и нагреватель 15.

Резервуар 11 для воды может быть любым устройством, подходящим для содержания в себе или вмещения жидкой воды. В типичном варианте выполнения резервуар для воды может принимать вид наполняемого вновь бака для воды, который может быть соединяемым с возможностью отсоединения с каналом 10 для воды.

Насос 12 может быть любым подходящим типом насоса, который может нагнетать воду из резервуара для воды, предпочтительно при постоянном рабочем давлении (т.е. давлении, имеющее мся на выходе насоса во время непрерывной работы) в диапазоне от 1-2 бар. В типичном варианте выполнения насос 12 может быть электрическим вибрационным насосом. Такие насосы известны из-за их компактности, низких эксплуатационных расходов и относительно низкой стоимости. Кроме того, вибрационный насос может работать сухим без повреждения, что является очень практичным в сочетании с резервуаром 11 для воды, который может быть опорожнен.

Ограничение 13 дозирования воды в канале 10 для воды может служить для того, чтобы выполнять дозировку или дозировать подачу воды, доставляемой в нагреватель 15. Размеры ограничения дозирования воды могут зависеть от других параметров системы 1 (например, размеров канала 10 для воздуха и/или рабочего давления насоса 12) и обычно могут быть выбраны таким образом, что воду доставляют в нагреватель во время работы насоса со скоростью объемного потока в диапазоне 0,3-0,7 мл/с. Размеры ограничения 13 дозирования воды могут быть фиксированными или могут быть переменными и управляемыми с помощью средства управления ограничением потока.

Обратный или односторонний клапан 14 в канале 10 для воды может быть ориентирован таким образом, что он позволяет воде течь из насоса 12 в нагреватель 15. Давление открывания обратного клапана 14, т.е. минимальный перепад давления, требуемый, чтобы открыть клапан, предпочтительно может быть выбрано таким, что обратный клапан будет открываться, когда насос 12 является действующим, и закрываться, когда насос является недействующим. Таким образом, основной целью обратного клапана 14 является гарантировать, что никакую воду не подают в нагреватель 15, когда насос выключен.

Нагреватель 15 может быть выполнен с возможностью нагревания и испарения жидкой воды, поданной в него. Он может быть предпочтительно выполнен с возможностью нагревания воды до температуры в диапазоне 120-160°С, например около 140°С. Нагреватель 15 может быть традиционной конструкции и, в принципе, может принимать любую подходящую форму. Один вариант выполнения нагревателя 15, например, может включать нагревательный блок из теплопроводящего материала, например алюминия, через который проходит секция канала 10 для воздуха, возможно, скрученная, чтобы образовывать спираль. По меньшей мере, секция канала 10 для воздуха, проходящая через нагревательный блок, предпочтительно может быть выполнена из термостойкого, теплопроводящего материала, такого как сталь. Нагревательный блок дополнительно может содержать один или более нагревательных элементов, например электрически питаемые резистивные нагревательные элементы, чтобы нагревать нагревательный блок и, следовательно, секцию канала 10 для воздуха, проходящего через него.

Канал 20 для воздуха может проходить от входа воздуха 21 до узла 31 смешивания. Посреди входа 21 воздуха и узла 31 смешивания канал для воздуха может включать первый обратный клапан 22, ограничение 23 дозирования воздуха и второй обратный клапан 24.

Как первый обратный клапан 22, так и второй обратный клапан 24 могут быть ориентированы таким образом, чтобы позволить воздуху течь из входа 21 воздуха в узел 31 смешивания. Цели двух клапанов 22, 24 немного отличаются, как станет понятно из обсуждения работы системы ниже.

Ограничение 23 дозирования воздуха в канале 20 для воздуха может служить для того, чтобы выполнять дозировку или дозировать подачу воздуха, смешиваемого с паром в узле 31 смешивания. Размеры ограничения 23 дозирования воздуха могут зависеть от других параметров системы 1 (например, размеров канала для воздуха и/или рабочего давления насоса 12) и обычно могут быть выбраны таким образом, что воздух доставляют в нагреватель 15 во время работы насоса со скоростью объемного потока, которая приблизительно в десять раз больше скорости объемного потока воды, которую одновременно подают в нагреватель 15. То есть скорость воздушного потока обычно может быть в диапазоне 3-7 мл/с (при давлении окружающей среды). Размеры ограничения 23 дозирования воздуха могут быть фиксированными или могут быть переменными и управляемыми с помощью средства управления ограничением воздуха. Понятно, что ограничение дозирования воздуха обычно может принимать форму определенного локального ограничения в канале 20 для воздуха. Однако в некоторых вариантах выполнения секция канала 20 для воздуха, проходящая между обратными клапанами 22, 24, сама может иметь такие размеры, что достигают желаемого результата дозирования воздуха без локального ограничения 23 в этой секции. В таких вариантах выполнения ограничение 23 дозирования воздуха может быть рассмотрено как осуществленное с помощью упомянутой секции канала 20 для воздуха.

Как понятно из фиг.1, канал 10 для воды и канал 20 для воздуха могут встречаться или соединяться в узле 31 смешивания, что из перспективы обоих отдельных каналов 10, 20 может представлять место, находящееся максимально дальше по ходу. Из узла 31 смешивания канал 30 для пара/воздуха проходит в устройство 32 для вспенивания.

Устройство 32 для вспенивания может служить для того, чтобы приготавливать или помогать в приготовлении молочной пены, состоящей из крошечных, предпочтительно микроразмера пузырьков, и может принимать разные формы. В случае когда устройство 32 для вспенивания выполнено с возможностью фактического приготовления или образования молочной пены, оно может включать трубку Вентури (или подобное устройство эффекта Вентури), главный проход которой является частью канала 30 для пара/воздуха или соединен с каналом 30 для пара/воздуха. В своем сужении трубка Вентури может быть соединена с линией подачи молока, которая, в свою очередь, может быть соединена с резервуаром молока. Линия подачи молока включает фиксированное или переменное и управляемое ограничение дозирования молока. Конец трубки Вентури, находящийся по ходу после, может быть обеспечен соплом для выдачи образованной пены. В случае когда устройство 32 для вспенивания выполнено только с возможностью помощи в приготовлении молочной пены, оно может быть похожим на так называемый “отпариватель”. Тогда оно может содержать немного больше, чем выпускная трубка для пара/воздуха, которая может быть использована в комбинации с кувшином молока, чтобы образовывать молочную пену наполовину вручную.

Как упомянуто, канал 10 для воды и канал 20 для воздуха могут быть сообщены по текучей среде друг с другом в узле 31 смешивания. Кроме того, два канала 10, 20 могут быть сообщены по давлению друг с другом по ходу до узла 31 смешивания, в частности, с помощью двухкамерного расширительного сосуда 60. Первая или водяная камера расширительного сосуда могут быть сообщены по текучей среде с каналом 10 для воды в месте, находящемся по ходу после насоса 12 и по ходу до нагревателя 15. Вторая или воздушная камера расширительного сосуда 60 может быть сообщена по текучей среде с каналом 20 для воздуха в месте посреди первого 22 и второго 24 обратного клапана, обеспеченных в нем, и более конкретно в месте, находящемся по ходу после первого обратного клапана 22 и по ходу до ограничения 23 дозирования. Водяная и воздушные камеры расширительного сосуда 60 могут быть разделены с помощью гибкой, возможно эластичной, мембраны, которая может быть предпочтительно непроницаемой как для воды, так и для воздуха.

Канал 40 для обратного потока воды по существу образует байпас канала 10 для воздуха, обходящий насос 12. Таким образом, он может соединять место канала 10 для воздуха, находящееся по ходу до насоса 12, с местом канала, расположенным по ходу после насоса.

Канал 40 для обратного потока воды может включать регулирующий клапан 41. Регулирующий 41 клапан может быть любого подходящего типа (клапана). Кроме того, он может быть выполнен с возможностью позволения течения воды через канал 40 для обратного потока воды (в частности, в место канала 10 для воздуха, находящееся по ходу до насоса 12), когда насос 12 выключен, и предотвращения течения воды через канал 40 для обратного потока воды, когда насос 12 работает и нагнетает воду в направлении по ходу после канала 10 для воздуха. Чтобы осуществлять вышеупомянутый режим регулирующего клапана 41, им можно управлять любым подходящим способом. В одном варианте выполнения регулирующий клапан 41 может включать электромеханический клапан, например клапан-соленоид или шаровой клапан, приводимый двигателем, работой которого можно управлять с помощью контроллера или процессора, возможно, в зависимости от сигналов, принятых из одного или более датчиков. Однако в другом предпочтительном экономичном варианте выполнения регулирующий клапан 41 может быть полностью механическим и может быть выполнен как приводимый давлением воды в канале для воды, более конкретно давлением воды в секции канала для воды, находящейся по ходу после насоса 12 и по ходу до нагревателя 15. На фиг.2 и 3 показаны примерные варианты выполнения такого механического регулирующего клапана 41. Оба варианта выполнения выполнены как трехканальный или трехсторонний клапан, который может быть расположен в канале 10 для воды в месте, находящемся непосредственно по ходу после насоса 12, и может иметь канал или соединение с каналом 40 для обратного потока воды. Однако специалисту в данной области будет понятно, что возможны другие варианты выполнения регулирующего клапана 41 с другим количеством каналов, например с двумя каналами, в случае, когда регулирующий клапан 41 расположен где-нибудь на полпути канала 40 для обратного потока воды.

На фиг.2 представлен схематичный вид в сечении первого примерного варианта выполнения регулирующего клапана 41. В этом варианте выполнения регулирующий клапан 41 может содержать корпус 42, который образует пространство, разделенное на первую 45 и вторую 46 камеры клапана посредством подвижной и/или гибкой мембраны 47. Мембрана 47 может быть непроницаемой для воды и может изолировать друг от друга первую и вторую камеры 45, 46 клапана. Кроме того, она может служить в качестве клапана, который может закрывать патрубок 49с между второй камерой 46 клапана и каналом для обратного потока воды. Пружина 48 может сдвигать мембрану 47 по направлению к месту, в котором открыт патрубок 49с. Каждая из первой и второй камер 45, 46 клапана может быть в связи по текучей среде с вставным каналом 43 через первый патрубок 49а и второй патрубок 49b соответственно. Вставной канал 43, который может быть выполнен как вставляемый в канал 10 для воды (т.е. чтобы являться частью канала 10 для воздуха) в месте, находящемся непосредственно по ходу после насоса 12, может содержать ограничитель 44 потока, расположенный между первым патрубком 49а и вторым патрубком 49b. Конец вставного канала 43, который находится в открытой связи (т.е. не ограничен с помощью упомянутого ограничителя 44 потока) с первой камерой 45, может быть соединен с местом, находящимся раньше по ходу (со стороны насоса 12) канала 10 текучей среды, в то время как конец вставного канала 43, который находится в открытом сообщении со второй камерой 46, может быть соединен с местом, находящимся дальше по ходу (со стороны нагревателя 15) канала 10 для воды.

Работа первого варианта выполнения регулирующего клапана 41 происходит следующим образом. Когда насос 12 работает, он будет извлекать воду из резервуара 11 для воды и нагнетать ее через канал 10 для воды, включая вставной канал 43. Ограничитель 44 потока, обеспеченный в нем, служит помехой потоку, что вызывает перепад давления через него. Через первый и второй патрубки 49а, 49b эти перепады давления передают в первую и вторую камеры 45, 46 клапана соответственно, таким образом, чтобы вызвать перепад давления через мембрану 47. Таким образом, работающий насос 12 заставляет давление в первой камере 45 клапана быть большим, чем давление во второй камере 46 клапана. В результате мембрана 47 будет перемещаться против (относительно небольшой) силы пружины, чтобы закрыть патрубок 49с в канал 40 для обратного потока воды. Когда насос 12 выключен, перепад давления через мембрану 47 снижается ниже уровня, требуемого, чтобы сбалансировать силу пружины. Пружина 48 затем будет удерживать мембрану 47 в положении, в котором она больше не блокирует патрубок 49с между второй камерой 36 клапана и каналом 40 для обратного потока воды. Это приводит секцию канала 10 для воздуха, находящуюся по ходу после регулирующего клапана 41 и по ходу до нагревателя 15, в открытую связь с резервуаром 11 для воды.

Фиг.3 - схематичный вид в сечении второго примерного варианта выполнения регулирующего клапана 41. Этот второй вариант выполнения может содержать одну камеру 51 клапана с тремя патрубками 52а, 52b и 52с. Клапан 41 может быть расположен в канале 10 для воды в месте, находящемся непосредственно по ходу после насоса 12, посредством патрубков 52а и 52b. Патрубок 52а может быть соединен с расположенной раньше по ходу стороной (со стороны насоса 12) канала 10 текучей среды, в то время как патрубок 52b может быть соединен с расположенной дальше по ходу стороной (со стороны нагревателя 15) канала 10 текучей среды. Патрубок 52с, в свою очередь, может соединяться с каналом 40 для обратного потока воды. Не все патрубки 52а-с могут иметь одинаковые размеры, в частности, патрубок 52с может быть сужен в том смысле, что он имеет размеры меньше, чем, по меньшей мере, патрубок 52b, таким образом, что он допускает меньший расход потока при одном и том же перепаде давления. Камера 51 клапана дополнительно может содержать поплавок 53, имеющий размеры, которые дают ему возможность закрывать патрубок 52с, когда прижат к его краю. Поплавок 53 может иметь умеренную плавучесть.

Работа второго варианта выполнения регулирующего клапана 41 происходит следующим образом. Когда насос 12 работает, он может извлекать воду из резервуара 11 для воды и нагнетать ее в камеру 51 клапана через патрубок 52а. Вода может вытекать из камеры 51 клапана либо через патрубок 52b, либо через патрубок 52с. Так как патрубок 52b ограничен по сравнению с патрубком 52с, вода в первую очередь будет стремиться выйти из камеры 51 клапана через патрубок 52с. Однако преобладающий поток воды через патрубок 52с может увлечь с собой поплавок 53 и привести его в контакт с (краями патрубка 52с) патрубком 52с. В результате перепада давления через патрубок 52с (поддерживаемого с помощью насоса 12) поплавок может блокировать патрубок 52с, что может заставить воду вытекать из камеры 51 клапана через патрубок 52b.

Когда насос 12 выключен и перепад давления через патрубок 52с компенсирован, плавучесть поплавка 52 может поднять его из положения блокировки и привести патрубки 52b и 52с в другую свободную связь по текучей среде.

Теперь, когда общая конструкция системы 1 вспенивания молока фиг.1 объяснена, привлекают внимание к ее работе.

Как упомянуто выше, система 1 вспенивания молока работает в двух альтернативных циклах: цикле вспенивания и цикле покоя.

Во время цикла вспенивания насос 12 является действующим, чтобы подавать потоки пара и воздуха в узел 31 смешивания таким образом, чтобы создавать смесь пара/воздуха, которую затем доставляют в устройство 32 для вспенивания для образования молочной пены. Пар создают, когда насос 12 вытесняет жидкую воду из резервуара 11 для воды через канал 10 для воды в нагреватель 12, который через тот же самый канал 10 для воды находится в связи по текучей среде с узлом 31 смешивания, расположенным по ходу после него. Вследствие потока воды в канале 10 для воды по ходу после насоса 12 регулирующий клапан 41 закрывает канал 40 для обратного потока воды, таким образом не давая возможность воде повторно циркулировать. Повышение давления воды в канале 10 для воды по ходу после насоса 12 дополнительно гарантирует, что (i) преодолевают давление открывания регулирующего клапана 14, даже несмотря на давление пара, которое создается на стороне клапана по ходу после/стороне нагревателя 14, и что (ii) водяная камера расширительного сосуда 60 наполнена и в ней создано избыточное давление. Гибкая мембрана в расширительном сосуде 60, которая отделяет водяную камеру от воздушной камеры, дает возможность водяной камере расширяться за счет объема воздушной камеры. Это дает в результате сжатие воздуха в последней, что, в свою очередь, вызывает повышение давления воздуха в секции канала 20 для воздуха между первым и вторым обратным клапанами 22, 24. Благодаря ориентации обратных клапанов 22, 24 повышение давления воздуха осуществляет поток воздуха по ходу после через ограничение 23 дозирования воздуха и второй обратный клапан 24 в узел смешивания. Цикл вспенивания может закончиться, когда исчерпана подача воздуха в воздушной камере расширительного сосуда 60 и, следовательно, больше не может быть образована смесь пара/воздуха. Затем насос 12 выключают.

Выключение насоса 12 отмечает начало цикла покоя или регенерации. Когда поток воды, приводимый насосом, в канале 10 для воды останавливается, регулирующий клапан 41 открывает канал 40 для обратного потока воды. Это дает возможность воде в водяной камере все еще с повышенным давлением расширительного сосуда 60 течь обратно в канал 10 для воды и через регулирующий клапан 41 обратно в бак 11 для воды. В случае когда обратный клапан 14 с подходящим давлением открывания обеспечен как раз по ходу до нагревателя 15, никакую воду не допускают в нагреватель. Обратный поток воды из расширительного сосуда 60 может приводиться упругостью мембраны, которая разделяет его воздушную и водяную камеры. В качестве альтернативы, обратный поток воды может создаваться силой тяжести. В этом случае бак для воды может быть расположен на более низком вертикальном уровне, чем расширительный сосуд 60. Когда вода течет из водяной камеры расширительного сосуда 60, воздушная камера расширяется, заставляя давление в ней снижаться. В результате воздушная камера будет пытаться всасывать воздух через вход 21 воздуха канала 20 для воздуха. Первый обратный клапан 22 делает возможным это всасывание воздуха, в то время как второй обратный клапан 24 не дает воздушной камере всасывать пары воды и/или остаток молока из канала 30 для пара/воздуха по ходу после узла смешивания. Таким образом, второй обратный клапан 24 может защищать канал 20 для воздуха, более конкретно ограничение 23 дозирования воздуха, от загрязнения. Если водяная камера расширительного сосуда 60 полностью или частично осушена, а воздушная камера повторно наполнена свежим воздухом, система вспенивания молока готова для другого цикла вспенивания, который может быть запущен с помощью включения насоса 12.

Несмотря на то что иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения описаны выше частично со ссылкой на сопровождающие чертежи, следует понимать, что изобретение не ограничено этими вариантами выполнения. Изменения в раскрытых вариантах выполнения могут быть поняты и выполнены специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. Ссылка по всему этому описанию на “один вариант выполнения” или ”вариант выполнения” означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом выполнения, включены, по меньшей мере, в один вариант выполнения настоящего изобретения. Таким образом, появления фраз ”в одном варианте выполнения” или ”в варианте выполнения” в различных местах по всему этому описанию не обязательно все ссылаются на один и тот же вариант выполнения. Кроме того, следует заметить, что конкретные признаки, структуры или характеристики одного или более вариантов выполнения могут быть объединены любым подходящим образом, чтобы сформировать новые, не описанные явно, варианты выполнения.

Claims

1. Система (1) вспенивания молока, содержащая
канал (10) для воды, который по ходу потока последовательно соединяет между собой:
- резервуар (11) для воды,
- насос (12),
- нагреватель (15) для выпаривания воды в канале для воды,
- узел (31) смешивания,
канал (20) для воздуха, который по ходу потока последовательно соединяет между собой:
- вход (21) для воздуха,
- первый обратный клапан (22),
- второй обратный клапан (24) и
- узел (31) смешивания,
канал (30) для пара/воздуха, который по ходу потока последовательно соединяет между собой:
- узел (31) смешивания и
- устройство (32) для вспенивания,
расширительный сосуд (60), содержащий водяную камеру и воздушную камеру, причем упомянутая водяная камера соединена с местом канала (10) для воды, расположенным по ходу после насоса (12) и по ходу до нагревателя (15), и при этом упомянутая воздушная камера соединена с местом канала (20) для воздуха, расположенным по ходу после первого обратного клапана (22) и по ходу до второго обратного клапана (24), обеспеченных в нем.

2. Система по п.1, дополнительно содержащая:
канал (40) для обратного потока воды, который соединяет между собой:
- место канала для воды, расположенное по ходу после насоса (12) и по ходу до нагревателя (15),
- клапан (41) регулировки обратного потока и
- место канала для воды, расположенное по ходу после резервуара для воды и по ходу до насоса (12).

3. Система по п.2, в которой регулирующий клапан (41) обратного потока является приводимым давлением воды, трехканальным клапаном, расположенным в канале (10) для воды в месте, находящемся по ходу после насоса (12).

4. Система по п.1, в которой клапан регулировки обратного потока содержит:
первую камеру (45) клапана, причем упомянутая первая камера клапана имеет первый патрубок (49а), который соединен с расположенной раньше по потоку секцией канала (10) для воды,
вторую камеру (46) клапана, причем упомянутая вторая камера клапана имеет второй патрубок (49b) и третий патрубок (49с), причем второй патрубок соединен с расположенной дальше по ходу секцией канала (10) для воды, при этом третий патрубок соединен с каналом (40) для обратного потока воды,
ограничитель (44) потока, соединяющий между собой первый патрубок и второй патрубок таким образом, что поток воды через канал для воды (10) повышает перепад давления через ограничение потока и между первой (45) и второй (46) камерой клапана, и
подвижную мембрану (47), герметично расположенную между первой камерой (45) клапана и второй камерой (46) клапана, которая может закрывать третий патрубок (49с) под воздействием перепада давления, вызванного потоком воды по ходу после него, приводимым насосом, через канал для воды (10).

5. Система по п.1, в которой клапан регулировки обратного потока содержит
камеру (51) клапана, имеющую:
- первый патрубок (52а), соединенный с секцией канала (10) для воды, находящейся раньше по ходу,
- второй патрубок (52b), соединенный с секцией канала (10) для воды, находящейся дальше по ходу, и
- третий патрубок (52с), соединенный с каналом (40) для обратного потока воды, причем третий патрубок шире второго патрубка,
- поплавок (53), расположенный в камере (51) клапана, размеры которого заданы таким образом, что он может закрывать третий патрубок.

6. Система по любому из пп.1-5, в которой канал (10) для воды дополнительно включает третий обратный клапан (14), расположенный по ходу после насоса (12) и по ходу до нагревателя (15), причем упомянутый обратный клапан имеет давление открывания, которое может быть достигнуто только, когда насос (12) является работающим.

7. Система по любому из пп.1-5, в которой канал (20) для воздуха включает ограничение (23) дозирования воздуха, расположенное между первым обратным клапаном (22) и вторым обратным клапаном (24).

8. Система по любому из пп.1-5, в которой канал для воды дополнительно включает ограничение (13) дозирования воды, расположенное по ходу после насоса (12) и по ходу до нагревателя (15).

9. Система по любому из пп.1-5, выполненная таким образом, что во время работы пар и воздух смешивают в узле (31) смешивания при соотношении скорости объемного потока воды и скорости объемного потока воздуха от 1:5 до 1:15, причем упомянутое соотношение скорости объемного потока определяют при давлении и температуре окружающей среды.

10. Система по любому из пп.1-5, в которой насос (12) является вибрационным насосом.

11. Система по любому из пп.1-5, в которой устройство (32) для вспенивания содержит трубку Вентури, имеющую линию подачи молока, соединенную с ней в ее сжатой части.

12. Система по любому из пп.1-5, в которой устройство (32) для вспенивания содержит отпариватель.

13. Кофе-машина, содержащая систему (1) вспенивания молока по любому из пп.1-12.