改進的濃縮咖啡機方法和裝置的製作方法
2023-07-23 22:23:36
專利名稱：改進的濃縮咖啡機方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及流體爐，具體地涉及流體爐的調節控制。已經開發本發明主要用於控制爐方法和濃縮咖啡機的裝置，下文中將參考該申請進行描述。然而，將理解的是，本發明不限於該特定用途。
背景技術：
貫穿整個說明書現有領域的任何討論不應當被認為是，該現有領域廣泛已知或構成本領域的常見一般知識的一部分。已知的濃縮咖啡機在產生一杯濃縮咖啡的過程中同時控制壓力和傳送的一定劑 量的水。將理解的是，通常將壓力分析為在九巴和十巴之間。水量通常是大約30mL，以及在二十秒鐘到四十秒鐘之間傳送。預先注入階段已經用於浸泡咖啡研磨物，從而允許在濾網內膨脹，因而有助於堵住細的研磨物和防止水經過過濾器。為了能夠在不迫使水經過咖啡研磨物的情況下浸泡咖啡研磨物，在該預先注入階段傳送的水通常具有一巴到五巴範圍內的壓力。需要一種用於提供具有調節控制壓力和體積的劑量的有效方法和裝置。還需要提供能夠使濃縮咖啡機水抽吸從而傳送控制低壓預先注入的有效方法和裝置。
發明內容
本發明的目的是克服或改良至少一個現有領域的劣勢，或提供有用的替代物。本發明的目的是以優選的形式提供可提供具有調節壓力和體積的劑量的濃縮咖啡機。本發明的目的是以優選的形式提供可提供控制低壓預先注入的濃縮咖啡機。根據本發明的方面，提供了用於測量通過連接過壓閥門的泵傳送的合流的流測量裝置，所述裝置包含用於測量到達泵的饋送流的第一流計；用於測量來自過壓閥門的返回流的第二流計；以及其中通過從測量的饋送流中減去測量的返回流可以確定泵傳送的合流。優選地，可以實時確定(或計算)合流，當已經傳送適當的劑量時合流用於使泵停止工作。根據本發明的方面，提供了包含本文中所公開的流測量裝置的濃縮咖啡機，用於測量通過連接過壓閥門的泵傳送的少量劑量。優選地，濃縮咖啡機進一步包含本文中所公開的泵功率調節模塊，用於提供預先注入。根據本發明的方面，提供可操作地關聯泵的泵功率調節模塊。優選地，泵功率調節模塊能夠提供泵傳送流的壓力分析。更優選地，泵功率調節模塊能夠提供預先注入。根據本發明的方面，提供了包含本文中公開的泵功率調節模塊的濃縮咖啡機，用於提供預先注入。優選地，濃縮咖啡機進一步包含本文中公開的流測量裝置，用於測量連接過壓閥門的泵傳送的少量劑量。優選地，泵功率調節模塊使得進行咖啡生產循環期間的壓力分析。更優選地，壓力分析可以預先分析或由用戶配置。最優選地，壓力分析可以採用指示傳送至各個泵的電功率的功率-時間分析的形式。根據本發明的方面，提供了用於測量連接過壓閥門的泵傳送的合流的流測量方法，所述方法包含步驟(a)利用第一流計測量到達泵的饋送流；(b)利用第二流計測量來自過壓閥門的返回流；以及(c)通過從測量的饋送流中減去測量的返回流至少部分地計算合流。優選地，可以實時執行計算合流，用於當已經傳送合適的劑量時使得泵停止工作。 根據本發明的方面，提供了包含適用於執行本文中所公開的流測量的方法用於測量連接過壓閥門的泵傳送的少量劑量的處理器設備的濃縮咖啡機。
參考附圖，現在將僅僅通過實例描述本發明的優選實施例，在附圖中圖I是根據本發明的濃縮咖啡機的透視圖；圖2是根據本發明的濃縮咖啡機的示意圖；圖3是用於控制根據本發明的濃縮咖啡機的方法的流程圖；圖4是圖2的過壓閥門的示意圖；圖5A是用於利用所示矽可控整流器(SCR)調節提供給泵的功率的電路的示意圖；圖5B是利用所不二極體交流電(TRIAC)調節提供給慄的功率的電路的不意圖；圖6A是功率供給信號的波形圖；圖6B是圖6A的功率供給信號的改進的波形圖；圖6C是圖6A的功率供給信號的改進的波形圖；以及圖6D是圖6A的功率供給信號的改進的波形圖。
具體實施例方式將理解的是，濃縮咖啡機廣泛用於製造飲料。當濃縮咖啡機可用於商業和私人使用範圍時，其共享相似的工作原理。濃咖啡一般是通過將熱水加壓穿過密集堆積的磨得很細的咖啡調製而成。水強行擴散到咖啡渣中導致產生濃咖啡。任何組合濃咖啡的品質、風味、和味道受到多個因素的影響，這些因素包括咖啡渣的質地、咖啡渣包裝的強度、和使用的水的溫度與壓力。通過使這些因素維持在合適的比例，可以產生充分濃的咖啡。基於泵的濃縮咖啡機至少部分地依賴於用於製造合適濃度的咖啡的巴壓力。參考圖1，這些基於基於泵的咖啡機100可以包括貯水池110 (通常是內置的)、噴頭122、和濾網124 (用於支撐咖啡渣)。可以包括蒸汽棒130和蒸汽閥132，用於起泡牛奶。通常提供承水盤140用於採集溢出和過量的水。可以提供一連串用戶控制輸入150用於分析與生產濃咖啡相關聯的至少某些參數(或因素)。將理解的是，某些濃縮咖啡機具有集成咖啡研磨機160。這可以包括用於提供咖啡豆給研磨機的送料器162和用於通過咖啡渣填充濾網(當下面提供時)的輸出164。水在貯水池中，咖啡渣在濾網中，加熱水和將水泵吸到噴頭122。一旦加熱的水到達噴頭122，水就穿過濾網中的咖啡渣強行擴散到其中，最終產生濃咖啡。圖2示出了濃縮咖啡機的示意圖。該咖啡機包含貯水池210，其具有簧片開關罐內液面傳感器212。貯水池的出口包括穿過濾網214，與兩個出口路徑216和218進行液體傳遞。在這個實施例中，第一出口路徑216用於將來自貯水池210的水傳遞至蒸汽爐250中。該出口路徑包括將水傳遞至在預定義壓力提供水的泵221的保護過濾器220。包括安全卸壓閥222，從而限制提供給蒸汽爐250的水壓。如果在該流體管上出現過壓，那麼安全卸壓閥利用流體管224提供水給承水盤240。通過實例，泵221提供大約三巴壓力的水給蒸汽爐250 (利用流體管223)。對於蒸汽系統。泵提供大約3巴的水重新填充爐。將安全卸壓閥222分析為在更高壓力啟動，這是為了起到保護作用。
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通過實例，蒸汽爐250用於將流體管223提供的水轉化為蒸汽。爐包括加熱元件252、水位探針256、電熱調節器257、熱熔斷器和溫控器258、以及真空呼吸閥259。在這個實例中，蒸汽爐是O. 8升的爐。僅僅通過實例，該爐250可以由包含壓鑄鋁(優選地聚四氟乙烯內襯)、不鏽鋼、或黃銅的組中任何一個或更多個材料構造而成。加熱元件252優選地是浸入的1000瓦特加熱元件。僅僅通過實例，該加熱元件可以由包含不鏽鋼和耐熱鎳鉻鐵合金的組中任何一個或更多個材料製造而成。理解的是，加熱元件可以具有適用於在爐內產生蒸汽的可選額定功率。水位探針256優選地使用三個探針監控水位，並且水位探針基本上由不鏽鋼探針構成。僅僅通過實例，電熱調節器257具有大約200攝氏度的最大額定溫度。通過實例，來自蒸汽爐250的出口蒸汽272通過蒸汽棒274從浮球閥274排出。優選地，浮球閥具有大約150攝氏度的最大額定溫度、大約2巴的標稱工作壓力、和大約8巴的最大額定壓力。在這個實施例中，第二水出口路徑218將來自水箱210的水傳遞至咖啡爐260中。該出口路徑包括保護過濾器230、第一流計233、和泵234。泵234進一步包括過壓(或安全減壓)閥235。過壓閥235適用於通常將提供給管236的水壓限制在九巴和十巴範圍內。過壓閥235通常分析為壓力分析值，一般是大約10巴，以便於當水壓超過該分析值時，一部分水通過返回管237流回貯水池210中；因而維持壓力分析值。第二流計238可以測量通過返回管237返回的水量。主出口路徑236經過熱交換器254流過蒸汽爐250，然後進入咖啡爐260。通過實例，咖啡爐260包括加熱元件262、水壓探針266、電熱調節器267、以及熱熔斷器和溫控器268。在這個實例中，蒸汽爐是O. 3升的爐。僅僅通過實例，該爐260可以由包含壓鑄鋁(優選地聚四氟乙烯內襯)、不鏽鋼、或黃銅的組中任何一個或更多個材料構造而成。僅僅通過實例，加熱元件262優選地是浸入不鏽鋼的1000瓦特加熱元件。水位探針266優選地使用兩個探針監控水位，並且水位探針基本上由不鏽鋼探針構成。僅僅通過實例，電熱調節器267具有大約150攝氏度的最大額定溫度。僅僅通過實例，來自咖啡爐的出口用於經過針形閥284通過熱水棒286提供熱水282。在這個實例中，針形閥282優選地具有大約120攝氏度的最大額定溫度和大約15巴的工作壓力。
通過實例，來自咖啡爐的出口還用於提供熱水給咖啡噴頭292，用於提供咖啡294。螺線形電導管296將熱水釋放給噴頭292用於製造咖啡。噴頭294進一步具有用於顯示咖啡爐提供的熱水的壓力的壓力計298。僅僅通過實例，螺線形電導管296具有大約16巴的最大工作壓力和大約160攝氏度的最大流體溫度。僅僅通過實例，螺線形電導管296主體可以由包含不鏽鋼和黃銅的組中任何一個或更多個材料構造而成。不同的保護塗層可以應用於螺線形電導管，包括鍍鎳。將理解的是，僅僅通過實例，流體管可以包括從包含不鏽鋼管、聚四氟乙烯管、和矽膠管的組中選擇的一個或更多個管元件。在實施例中，泵221和234可以包括振動(位移)泵或旋轉泵。將理解的是，可以使用可選的泵技術。將理解的是，振動泵通常產生大約15巴到18巴的不穩定壓力，一般認為該不穩定壓力對咖啡提取而言過高。為了調節壓力，可以安裝固定或可變過壓。然而，利用安裝的閥門，測量劑量的已知方法包括使流計定位在接近噴頭的位置。將理解的是，在接近噴頭的流 中的任何安裝要求過壓閥適合在高溫和高壓環境中工作。下面將詳細地討論過壓閥的結構和操作。在實施例中，裝置200包括用於從用戶接口 204接收輸入的處理器202、水壓探針、電熱調節器和熱熔斷器/溫控器。處理器還用於控制/啟動加熱元件和泵。在實施例中，使用一對流計，第一流計230用於測量到達泵的饋送流，第二流計237用於測量從過壓閥235返回的流。在該布置中，通過從饋送流中減去返回流可以計算傳送至咖啡爐260的合流(因此，傳送至噴頭296)。通過計算咖啡生產的時間周期的合流，可以確定劑量。將理解的是，可以實時執行該計算，以及當已經通過噴頭傳送合適的劑量時，該計算可以用於使泵停止工作。在實施例中，一種用於測量連接過壓閥的泵傳送的合流的流測量裝置，該裝置包含用於測量到達泵的饋送流的第一流計；用於測量來自過壓閥的返回流的第二流計；以及其中通過從測量的饋送流中減去測量的返回流可以確定泵傳送的合流。參考圖3，一種用於測量連接過壓閥的泵傳送的合流的流測量的方法300，該方法包含步驟步驟320 :利用第一流計，監控(或測量)到達泵的饋送流；步驟330 :利用第二流計，監控(或測量)來自過壓閥的返回流；以及步驟340 :通過從測量的饋送流中減去測量的返回流至少部分地計算合流。將理解的是，可以實時執行該計算，以及當已經通過噴頭傳送合適的劑量時該計算可以用於使泵停止工作(步驟350)。壓力、劑量、持續時間可以預先分析或由用戶配置(利用用戶接口 204)。通常啟動預先注入階段，用於浸泡咖啡研磨物使其在濾網內膨脹，因而有助於堵住細的研磨物和限制水通過過濾器。為了能夠在不迫使水通過咖啡研磨物的情況下浸泡咖啡研磨物，通常在大約三巴的壓力下提供該預先注入階段傳送的水。然而，將理解的是，預先注入壓力可以在I巴到5巴的範圍內改變。
在這個實施例中，可以控制泵230提供較低(或減少)壓力預先注入階段。通過減少在該階段期間提供給泵的電功率實現以上。一般地，以下將更詳細地討論，功率調節模塊可以用於使處理器控制提供給泵的電功率。優選地，在預先注入階段期間，提供給泵的電功率能夠使泵產生比正常壓力更低的壓力。在預先注入期間流動的水可以(或不可以)計入已經通過噴頭傳送的隨後劑量。將理解的是，功率控制和流測量可以組合起來，用於測量合預先注入劑量。在實施例中，壓力、劑量、持續時間可以預先分析或由用戶配置(利用用戶接口 204)。在可選的實施例中，其中系統壓力不是度量量和壓力不可以構造為單位值，可以構造可用的最大泵壓力百分比。例如，壓力分析可以包含5秒鐘30%的壓力、20秒鐘100%的壓力、最後5秒鐘70%的壓力。相似地，在另一個實施例中，系統可以實踐如下構造的體積輸出方法，即，傳送將引起在30%時的5ml、在100%時的20ml、和在70%時的5ml分布。將理解的是，功率調節模塊可以進一步進行濃咖啡生產循環期間的壓力分析。壓 力分析可以預先分析或由用戶配置(利用用戶接口 204)。壓力分析可以採用指示傳送至各個泵的電功率的功率-時間分析的形式。將理解的是，所示裝置公開了可以提供具有調節壓力和體積的劑量的濃縮咖啡機。將理解的是，所示裝置進一步公開了可以提供控制低壓預先注入的濃縮咖啡機。過壓閥過壓閥(0PV)，也稱為膨脹閥，可以用於調節濃縮咖啡機內的水流壓力。調節壓力可以是固定的或可調節的。對於濃縮咖啡機，過壓閥可以將許多基于振動泵的機器的壓力向下調節至九巴到十巴之間。參考圖4，過壓閥400包含入口孔410和出口孔420。包括過壓孔430，用於排出水，從而充分維持壓力分析值。釋放密封432—般以黃銅活塞上的球、橡膠墊的形式或相似的，通過彈簧434朝著出口孔438向釋放密封432加偏壓至關閉位置(可以調節彈簧上的張力436)。當壓力超過分析值時，釋放密封432打開，允許水流向過壓孔430。出口孔與過壓孔進行流體傳遞，一般用於將過量水返回至貯水池。將理解的是，可選的過壓閥適用於固定成『T』 ±夾，其中『T』塊限定了入口孔和出口孔。一般通過過壓閥的尺寸確定流速性能。功率調節相位控制功率調節是在交流電功率循環的周期期間提供交流電功率給負載的方法。圖6A示出了指示交流電功率(電壓或電流)的正弦波600。每次線等於中線或地線時，出現「過零點」。通過M0C30xx變量的Motorola數據表提供電路圖功率調節。其適用於電感和電阻負載。圖5A示出了用於利用所示矽可控整流器(SCR) 530調節提供給泵的功率的電路500的示意圖。將理解的是，矽可控整流器(SCR)—般認為是開或關的設備。一旦開啟，只有當無電流流過時矽可控整流器才關閉。選通電極需要小電流就可以開啟SCR。SCR將之朝著一個方向傳導電流，所以如果電流改變極性，那麼SCR將關閉，因為其不允許任何電流流過。
圖5B示出了利用所示三極體交流電(TRIAC)580調節提供給泵的功率的電路550的示意圖。將理解的是，TRIAC示意性地與兩個連續SCR相似，只有來自一個陽極的柵極端。這允許AC工作，但是每次電流改變極性時TRIAC就關閉(除非柵極保持較高)。相位控制能夠使AC循環的一部分連接負載540。這可以通過TRIAC或兩個連續的SCR執行。將理解的是，交流電源每次循環具有兩個過零點，其中在過零點不應當有電流流過。在北美過零點的頻率是大約每秒鐘120次，而在歐洲過零點的頻率是大約每秒鐘100次。隨著TRIAC在每個過零點關閉，如果我們希望傳送較少功率，那麼可以在過零點 之後的時間啟動TRIAC，例如在時刻612和時刻614，如圖6B中所示。參考圖6C，如果需要一半的功率，那麼可以在每個過零點(時刻622和時刻624)之間的終點啟動TRIAC。參考圖6D，通過在每個過零點之前啟動TRIAC，可以提供少於功率一半的功率。說明將理解的是，本文中將某些實施例描述為可以由計算機系統的處理器或通過執行功能的其他工具可以實施的方法或方法的元素組合。因此，具有執行該方法或方法元素的指令的處理器構成用於執行方法或方法元素的工具。而且，裝置實施例的本文中描述的元素是用於執行為了執行本發明通過元素執行的功能的工具的實例。在可選的實施例中，一個或更多個處理器作為獨立設備工作或可以連接，例如通過網絡連接網絡布局中的其他處理器，一個或更多個處理器可以作為伺服器工作或作為伺服器-客戶機網絡環境中的客戶機工作，或作為對等網絡環境或分布式網絡環境中的對等機工作。因此，本文中描述的每個方法的一個實施例以攜帶一組指令的計算機可讀介質的形式，例如，用於在一個或更多個處理器上執行的電腦程式。除非具體說明，否則根據下面的討論，理解的是，貫穿整個說明書，使用諸如「處理」、「計算」、「推算」、「確定」等的術語是指計算機或計算系統或相似的電子計算設備的將表示為諸如電子量的物理量的數據處理和/或轉化為相似地表示為物理量的其他數據的行為和/或過程。用相似的方式，術語「處理器」可以指處理來自寄存器和/或存儲器的電子數據的任何設備或設備的一部分，將該電子數據轉化為例如，可以存儲在寄存器和/或存儲器中的其他電子數據。「計算機」或「計算機器」或「計算平臺」可以包括一個或更多個處理器。本文中描述的方法在一個實施例中可以由接收含有一組指令的計算機可執行(也被稱為機器可執行的)代碼的一個或更多個處理器執行，當一個或更多個處理器執行指令時，會執行本文中描述的至少一個方法。包括能夠執行具體指定要採取行為的一組指令(順序的或相反)的任何處理器。除非背景中明確要求，否則貫穿整個說明書和權利要求，詞語「包含(comprise)」、「包括」等是以包含的意義而非排除意義或詳盡意義構建的；也就是說，以「包括但不限於」的意義。
相似地，注意到，術語「連接」，當在權利要求中使用時，不應當解釋為只限於直接連接。可以使用術語「連接」和「連接」及其衍生物。應當理解，這些術語不是作為彼此的同義詞。因此，表達設備A連接設備B的範疇不限於其中設備A的輸出直接連接設備B的輸入的設備或系統。它意味著，在A的輸出和B的輸入之間存在路徑,其可以是包括其他設備或工具的路徑。「連接」可以指兩個或多個元件直接物理或電接觸，或者兩個或多個元件不是直接接觸，而是互相合作或相互作用。如本文中所使用的，除非具體指定，否則，使用序數形容詞「第一」、「第二」、「第三」等描述通用對象僅僅指示稱呼相似對象的不同實例，以上不是為了暗指必須按照給定順序描述對象，可以臨時地、空間地、成行地、或以任何其他方式描述對象。貫穿整個說明書，「一個實施例」或「實施例」是指結合實施例描述的特定零件、結構、或特性包括在至少一個實施例中。因此，貫穿整個說明書的不同位置出現術語「在一個實施例中」或「在實施例中」不一定是指相同的實施例，但是可以指相同的實施例。而且，本領域的普通技術人員根據該公開可以理解，在一個或多個實施例中，特定零件、結構、或特性可以通過任何合適的方式組合起來。·相似地，應當理解，在本發明的示例性的實施例的以上描述中，為了簡化本公開和有助於理解一個或多個本發明的不同方面，本發明的不同零件有時在一個實施例、附圖、或其說明書中組合起來。然而，本公開的方法不應當解釋為反映要求的發明需要比每個權利要求中明確引用的零件更多的零件。相反，舉權利要求中反映的，發明方面不在前述的實施例中公開的所有特徵。因此，遵循詳細說明書的權利要求因而明確地包括在詳細說明書中，同時每個權利要求作為本發明的獨立實施例。而且，本領域的技術人員將理解，儘管本文中描述的某些實施例包括但某些但不是包括在其他實施例中的其他零件，但是不同實施例的零件的組合在本發明的保護範圍內，並且構成不同的實施例。例如，在權利要求中，可以通過任何組合形式使用任何要求的實施例。在本文中提供的說明書中，闡述的許多具體的細節。然而，理解的是，可以實施無這些具體細節的本發明的實施例。在其他實例中，為了不模糊對本發明的理解，並未詳細示出眾所周知的方法、結構、和技術。儘管已經參考具體實例描述了本發明，但是本領域的技術人員將理解，可以通過許多其他形式體現本發明。
權利要求
1.一種用於測量由連接過壓閥的泵傳送的合流的流測量方法，所述方法包含的步驟有 Ca)利用第一流計測量到達所述泵的饋送流； (b)利用第二流計測量來自所述過壓閥門的返回流；以及 (C)至少部分地通過從測量的饋送流中減去測量的返回流計算合流。
2.根據權利要求I所述的方法，其中計算合流基本上是實時計算的，並且用於當已經傳送合適的劑量時使所述泵停止工作。
3.根據權利要求I或2所述的方法，進一步包含提供預先注入的步驟。
4.根據權利要求3所述的方法，進一步包含功率調節所述泵輸出壓力以實現壓力分析的步驟。
5.根據權利要求4所述的方法，其中壓力分析是預設置的。
6.根據權利要求4所述的方法，其中壓力分析是用戶可配置的。
7.根據前述的權利要求中的任何一個所述的方法，當用於濃縮咖啡機時，其用於測量所述泵傳送的輸出劑量。
8.一種用於測量由連接過壓閥的泵傳送的合流的流測量方法，其基本如本文中參考附圖和/或實例中所示的本發明的任何一個實施例所描述的。
9.一種用於測量由連接過壓閥的泵傳送的合流的流測量裝置，所述裝置包含 用於測量到達所述泵的饋送流的第一流計； 用於測量來自所述過壓閥門的返回流的第二流計；以及 其中通過從測量的饋送流中減去測量的返回流確定泵傳送的合流。
10.根據權利要求9所述的裝置，進一步包含用於提供預先注入的泵功率調節模塊。
11.根據權利要求10所述的裝置，其中所述泵功率調節模塊能夠實現壓力分析。
12.根據權利要求11所述的裝置，其中壓力分析是預設置的。
13.根據權利要求11所述的裝置，其中壓力分析是用戶可配置的。
14.根據權利要求11或13中任一個所述的裝置，其中所述壓力分析採用指示傳送至所述泵的電功率的功率-時間分析的形式。
15.根據權利要求9或14中任一個所述的裝置，其中通過處理器元件基本實時地計算所述合流，並且所述合流用於當已經傳送合適的劑量時停止所述泵的工作。
16.根據權利要求9或15中任一個所述的裝置，當用於濃縮咖啡機時，其用於測量所述泵傳送的輸出劑量。
17.根據權利要求16所述的裝置，其中所述泵功率調節模塊能夠在咖啡生產周期期間進行壓力分析。
18.一種用於測量連接過壓閥的泵傳送的合流的流測量裝置，其基本如本文中結合附圖和/或實例中所示的本發明的任何一個實施例所描述的。
19.一種濃縮咖啡機，其基本如本文中結合附圖和/或實例中所示的本發明的任何一個實施例所描述的。
20.一種攜帶一組指令的計算機可讀載體介質，當一個或更多個處理器元件執行所述指令時，引起所述一個或更多個處理器元件執行根據權利要求I到8中任何一個所述的方法。
全文摘要
本發明涉及一種用於測量由連接過壓閥的泵傳送的合流的方法和裝置。該方法包含的步驟有利用第一流計測量到達泵的饋送流；利用第二流計測量來自過壓閥的返回流；以及至少部分地通過從測量的饋送流中減去測量的返回流計算合流。泵功率調節模塊可以進一步調節泵輸出壓力，從而能夠進行壓力分析。
文檔編號G01F3/00GK102892339SQ201180023586
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月6日 優先權日2010年5月11日
發明者C·普薩如羅格斯, A·普勒斯頓 申請人:布瑞威利私人有限公司