ES2633459T3 - Calentador integrado para un dispositivo de preparación de bebidas - Google Patents

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Abstract

Un calentador en línea para una máquina de preparación de alimentos líquidos o de bebidas, en el que el líquido puede hacerse circular a través de dicho calentador para su calentamiento, comprendiendo tal calentador: - un cuerpo (1) que tiene un elemento exterior generalmente (8) tubular o prismático y un núcleo interior (9) que es generalmente coextensivo con respecto al elemento exterior tubular o prismático, delimitando el elemento exterior tubular o prismático y el núcleo interior conjuntamente una cámara de calentamiento (4, 4', 4'') generalmente helicoidal que se extiende entre los mismos y alrededor del núcleo interior; y - un medio de calentamiento (5) que cubre el elemento exterior (8) tubular o prismático para suministrar calor a dicha cámara de calentamiento (4, 4', 4''), en el que dicho núcleo interior (9) es excéntrico con respecto al elemento exterior (8) tubular o prismático, de manera que la cámara de calentamiento (4) helicoidal tiene una sección transversal variable (4', 4'') alrededor del núcleo interior (9).

Description

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DESCRIPCION
Calentador integrado para un dispositivo de preparacion de bebidas Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un calentador integrado para el calentamiento de un Ifquido en una maquina de preparacion de bebidas.
Antecedentes de la tecnica
Las maquinas de cafe que incorporan calentadores de agua se conocen desde hace muchos anos.
El documento US 2.514.360 desvela un dispositivo de infusion que tiene un deposito de agua superior generalmente en forma de embudo asociado con un calentador y una camara de infusion inferior. El deposito de agua superior y la camara de infusion inferior estan en comunicacion de fluidos a traves de un elemento de filtro textil en forma de saco a traves del que el agua caliente gotea bajo el efecto de la gravedad desde el deposito de agua en la camara de infusion.
El documento FR 1 358 502 desvela un dispositivo de infusion que tiene una caldera de agua que tiene una entrada conectada al grifo y una salida que conduce a una camara de infusion de cafe. El agua acumulada en la caldera se calienta por un calentador resistivo y, una vez que se ha calentado, se conduce desde la salida de la caldera hacia la camara de infusion conduciendo el agua fna desde el grifo a la entrada de la caldera en una cantidad correspondiente al volumen de agua pasada a la camara de infusion. Por lo tanto, se calienta una cantidad de agua estatica en la caldera y, a continuacion, tras el calentamiento, el agua caliente se expulsa de la caldera por el suministro de agua fna.
Mas recientemente, los calentadores en lmea para calentar un lfquido circulante, en particular agua, usando por ejemplo la tecnologfa de pelfcula gruesa, se han incorporado a una nueva generacion de maquinas de cafe que estan provistas de un deposito de agua y una bomba para hacer circular el agua bajo presion desde el deposito a traves del calentador y hacia el cafe, por ejemplo, suministrado dentro de una capsula.
El documento EP 0 485 211 desvela un calentador para un calentador de agua, ducha, lavadora, lavavajillas o tetera. El calentador incluye un recipiente para calentar lfquido, y un elemento de calentamiento electrico que esta dispuesto para calentar una parte del recipiente. El elemento de calentamiento incorpora un circuito de calentamiento resistivo de pelfcula gruesa con un fusible termico incluido en la pelfcula gruesa. El documento desvela ademas un regulador de alimentacion de tipo triodo para corriente alterna montado directamente en el elemento de calentamiento que actua como una platina termica para este triodo para corriente alterna. Tambien se desvela la presencia de un termistor, un sensor de temperatura, formado en la pelfcula gruesa, un fusible termico, una valvula de control de flujo para ajustar continuamente el caudal a traves del calentador, un control de flujo y un control de temperatura. Estos componentes electricos estan conectados a una unidad de control que puede ser remota o formada como parte de la capa dielectrica de la pelfcula gruesa en un lugar proximo al tubo de entrada donde el sustrato metalico del calentador se mantiene fresco por el agua fna entrante.
El documento DE 197 32 414 desvela un calentador que tiene un paso metalico de flujo a traves con una entrada y una salida y al menos un elemento de calentamiento de pelfcula gruesa para calentar el agua que circula en el paso. El elemento de calentamiento de pelfcula gruesa se extiende entre la entrada y la salida sobre la superficie exterior del calentador. El elemento de calentamiento de pelfcula gruesa tiene una seccion transversal ahusada que disminuye continuamente de tamano desde la entrada a la salida. La seccion decreciente de la pelfcula gruesa y, por lo tanto, la consiguiente disminucion de la transferencia de calor a lo largo del paso impiden la acumulacion de incrustaciones en el extremo del paso. El calentador puede incluir sensores de temperatura cerca de la entrada o la salida en forma de elementos de pelfcula gruesa. La misma idea se desvela en el documento DE 103 22 034 que se refiere a un calentador que tiene un paso de circulacion de agua que se extiende entre una camisa exterior y un tubo interior, estando la camisa y/o el tubo interior cubiertos con un elemento de calentamiento de pelfcula gruesa. El paso de circulacion de agua puede estar delimitado por una aleta helicoidal. La seccion del paso de circulacion de agua y/o la potencia de calentamiento de la pelfcula gruesa disminuyen a lo largo de la direccion de flujo. La disminucion de la transferencia de calor a lo largo del tubo se proporciona para evitar la evaporacion del agua en el calentador. El calentador puede incorporar en la camisa o el tubo interior unos sensores de temperatura del tipo NTC o PTC en la tecnologfa de pelfcula gruesa. En el documento DE 197 37 694 se desvela otro calentador con un conducto de calentamiento helicoidal.
El uso de la tecnologfa de pelfcula gruesa y otro calentador resistivo tambien se conoce para maquinas de preparacion de bebidas calientes.
El documento US 5.943.472 desvela un sistema de circulacion de agua entre un deposito de agua y una camara de distribucion de agua caliente o de vapor de una maquina de cafe expreso. El sistema de circulacion incluye una
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valvula, un tubo de calentamiento metalico y una bomba conectados entre s^ y al deposito a traves de diferentes mangueras de silicona, que se unen usando collares de sujecion.
El documento WO 01/54551 (en nombre del solicitante) se refiere a un modulo de calentamiento de lfquidos para su uso en una maquina de bebidas calientes, que comprende un tubo hueco de material metalico y una pieza de insercion cilmdrica localizada dentro del tubo hueco. El modulo incorpora una resistencia electrica de pelfcula gruesa en una primera parte del exterior del tubo para precalentar lfquido y otra resistencia electrica en una segunda parte del exterior del tubo para ajustar la temperatura del lfquido precalentado que fluye a traves del tubo. Una resistencia electrica adicional para medir la temperatura se incorpora en la entrada o la salida del modulo. En una realizacion, el modulo de calentamiento se suministra con agua a traves de una bomba y se conecta en su salida a un conducto para hacer circular el agua calentada a una camara de extraccion de cafe.
El documento WO 2004/006742 (en nombre del solicitante) desvela un dispositivo de calentamiento tubular adicional para maquinas de preparacion de bebidas que tiene una pluralidad de resistencias de pelfcula gruesa que pueden habilitarse en diversas configuraciones para ajustar el calentamiento. El dispositivo de calentamiento tiene un tubo metalico hueco exterior y una pieza de insercion fabricada de material plastico, metalico o ceramico. La pieza de insercion tiene unas hendiduras helicoidales para guiar y hacer circular el agua entre el tubo exterior y la pieza de insercion. La pieza de insercion puede ser hueca y puede usarse para un flujo inverso de parte del agua caliente. El documento US 7.286.752 y el documento WO 2007/039683 desvelan un calentador tubular de pelfcula gruesa similar con un conducto de circulacion de agua helicoidal interno.
Sumario de la invencion
Un objeto preferido de la presente invencion es simplificar y mejorar la incorporacion de la funcion de calentamiento en una maquina de preparacion de alimentos lfquidos o de bebidas para facilitar y permitir una mayor automatizacion del ensamblaje de la maquina, reducir las operaciones y los costes de fabricacion y aumentar la fiabilidad de la maquina.
En particular, este objeto se logra proporcionando un sistema de calentamiento que integra las conexiones electricas y de fluidos sin necesidad de ningun cable o tubo flexible y deformable, para guiar la corriente o lfquido, para conectar la funcion de calentamiento a otras unidades funcionales de la maquina de preparacion de alimentos lfquidos o de bebidas, o al menos para limitar el numero de tales conexiones flexibles. Un calentador en lmea que no forma parte de la invencion reivindicada es para una maquina de preparacion de alimentos lfquidos o de bebidas, en la que se hace circular un lfquido, tal como agua, a traves de este calentador y, a continuacion, se grna a una camara de infusion para elaborar por infusion un ingrediente de alimento o de bebida suministrado a esta camara de infusion. Este calentador comprende: un cuerpo que incorpora una entrada, una salida y una camara de calentamiento que se extiende entre las mismas, formando conjuntamente la entrada, la salida y la camara de calentamiento un paso ngido, en particular un paso de flujo libre, para guiar este lfquido que circula a traves de este cuerpo; y un medio de calentamiento, en particular una pelfcula gruesa, que funciona conjuntamente con el cuerpo para suministrar calor a esta camara de calentamiento.
El cuerpo esta normalmente fabricado de un material que es altamente conductor termicamente y tiene, preferentemente, una inercia termica baja para evitar la demora entre la generacion de calor por el medio de calentamiento y la transmision del calor generado al lfquido que circula en el cuerpo. El material del cuerpo que separa el medio de calentamiento y el lfquido que circula en la camara puede ser metalico o basado en metal, tal como acero o cobre.
El medio de calentamiento resistivo puede incluir cables y/o una o unas pelfculas gruesas. La tecnologfa de pelfcula gruesa es conocida en la tecnica, como se ha expuesto anteriormente, y puede usar tintas (como pasta) que pueden aplicarse a una superficie del cuerpo y que pueden fabricarse de cuarzo, metal, alumina u oxido de berilio. La pelfcula gruesa se aplica habitualmente sobre la superficie exterior del cuerpo y esta fabricada de un recubrimiento electricamente aislante, tal como pintura de plastico o esmalte, sobre el cuerpo, una capa de una pista de calentamiento resistiva sobre el recubrimiento aislante y, opcionalmente, una capa adicional, tal como una capa de plastico, que protege el recubrimiento aislante y la pista de calentamiento resistiva.
De acuerdo con la invencion, el cuerpo de calentador tiene una cara exterior dispuesta para delimitar una parte aguas arriba de la camara de infusion, extendiendose el paso ngido del cuerpo dentro de la camara de infusion. Por lo tanto, una parte exterior del calentador no solo sirve para confinar la camara de calentamiento, sino tambien para formar parte de la camara de extraccion. De ello se desprende que, en lugar de tener que proporcionar un elemento de calentamiento, una parte aguas arriba de la camara de infusion y un elemento de conexion de fluido entre los mismos, un unico componente adecuadamente conformado, combina todas estas funciones reduciendo significativamente de este modo el numero de piezas, el numero de operaciones de ensamblaje y el riesgo de fallos debidos a una manipulacion incorrecta de estas piezas y/o un ensamblaje incorrecto de la maquina de preparacion de bebidas.
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Habitualmente, la camara de infusion esta dispuesta para contener un ingrediente de alimento o de bebida, como sopa en polvo, cafe molido o te, opcionalmente en una capsula o una monodosis, y tiene una parte aguas arriba en la que se inyecta lfquido caliente para elaborar por infusion el ingrediente de alimento o de bebida que contiene en la camara y una parte aguas abajo que conduce a una salida para guiar el alimento lfquido o la bebida producida por la infusion.
La cara exterior del cuerpo de calentador puede incluir: una o mas paredes sobresalientes para delimitar la parte aguas arriba de una camara de infusion; y/o medios de conexion para la conexion mecanica a un elemento que delimita una parte aguas abajo de la camara de infusion. El cuerpo del calentador comprende un elemento exterior generalmente tubular o prismatico que esta cubierto con este medio de calentamiento, en particular un elemento exterior tubular o prismatico de pared delgada que tiene una inercia termica que es menor que la del aluminio, teniendo el elemento exterior generalmente tubular o prismatico, opcionalmente, una base que forma esta cara exterior del cuerpo.
El cuerpo puede ser una envoltura de pared delgada y/o incluir ademas un nucleo interior, en particular una pieza de insercion, que delimita con el elemento exterior la camara de calentamiento, siendo opcionalmente el nucleo interior generalmente coextensivo y/o generalmente concentrico con respecto al elemento exterior tubular o prismatico. La pieza de insercion puede estar fabricada de material plastico, metalico y/o ceramico, tal como PA, POM o acero. La pieza de insercion puede ser fija o rotatoria, como se desvela, por ejemplo, en los documentos EP 1 253 844 y EP 1 380 243.
La camara de calentamiento es generalmente helicoidal alrededor del nucleo, en particular una camara formada por una hendidura o pestana generalmente helicoidal alrededor del nucleo, como se desvela, por ejemplo, en el documento EP 1 380 243. El cuerpo se usa con su camara de calentamiento helicoidal extendiendose a lo largo de un eje horizontal o de pendiente baja. El nucleo interior es generalmente excentrico con respecto al elemento exterior tubular o prismatico. En esta configuracion, la camara esta dispuesta de manera que el tamano de su seccion transversal cambia a lo largo de la camara, para aumentar la velocidad de flujo en unas areas, normalmente las areas superiores, que de otro modo podnan servir para capturar burbujas, en particular, burbujas de vapor. El aumento de la velocidad del lfquido en estas areas “retira por lavado” las burbujas hacia abajo y lejos de esta area con el flujo rapido de lfquido en esta area. Para evitar el sobrecalentamiento en tales areas con seccion transversal reducida, la potencia de calentamiento puede reducirse en las partes correspondientes del calentador, por ejemplo, ajustando el medio resistivo en estas partes.
Uno o mas componentes electricos pueden sujetarse sobre o en el cuerpo del calentador. Los componentes electricos pueden seleccionarse de entre sensores de temperatura, fusibles termicos, medidores de flujo, calentadores resistivos, ampenmetros y reguladores de alimentacion electrica y componentes similares. Uno o mas componentes electricos pueden conectarse a una tarjeta de circuito impreso (PCB) dispuesta para controlar este calentador y, opcionalmente, controlar otras funciones, tales como una bomba o una interfaz electrica, de una maquina de preparacion de bebidas dispuesta para contener este calentador. Los componentes electricos del cuerpo pueden ser componentes espedficos conectados mecanicamente al cuerpo y/o componentes integrados, por ejemplo, formados directamente en la capa de pelfcula gruesa resistiva. Habitualmente, pueden formarse fusibles termicos y sensores de temperatura en la tecnologfa de pelfcula gruesa junto con el calentador resistivo.
Para reducir el numero de operaciones de ensamblaje, en particular, las intervenciones humanas durante el proceso de fabricacion, puede reducirse el numero de conexiones de cables electricos flexibles y deformables. En particular, los componentes electricos pueden conectarse ngidamente a esta tarjeta de circuito impreso, por ejemplo, a traves de espigas u hojas de conector ngidas o elementos de clavija y de casquillo ngidos. De esta manera, los componentes electricos, en particular aquellos que entran en contacto con el sistema de circulacion de lfquido, tales como el calentador o incluso la bomba, pueden montarse automaticamente sobre la tarjeta de circuito impreso y, a continuacion, ensamblarse automaticamente (por ejemplo, acoplarse) el tablero con los componentes en el sistema de circulacion de lfquido sin ningun tipo de conectores electricos flexibles y deformables (por ejemplo, cables) entre la tarjeta y el sistema de circulacion de lfquido. Como alternativa, los componentes electricos pueden montarse automaticamente en una primera etapa en localizaciones espedficas del sistema de circulacion de lfquido y, a continuacion, en una segunda etapa, la tarjeta de circuito impreso se ensambla, por ejemplo, a traves de un conector apropiado, a los componentes electricos. Tambien se contempla el ensamblaje mediante soldadura de los componentes electricos al sistema de circulacion de lfquido, en particular al calentador y/o a la tarjeta de circuito impreso.
Otro aspecto que no es parte de la invencion se refiere a un calentador en lmea para una maquina de preparacion de alimentos lfquidos o de bebidas, en la que se hace circular lfquido a traves de este calentador y, a continuacion, se grna hacia una camara de infusion para elaborar por infusion un ingrediente de alimento o de bebida suministrado a esta camara de infusion. Este calentador comprende: un cuerpo que incorpora una entrada, una salida y una camara de calentamiento que se extiende entre las mismas, formando conjuntamente estas entrada, salida y camara de calentamiento un paso ngido para guiar este lfquido que circula a traves de este cuerpo; un medio de calentamiento, en particular, un medio de calentamiento resistivo, tal como una pelfcula gruesa, que funciona conjuntamente con el cuerpo para suministrar calor a esta camara de calentamiento; y uno o mas componentes
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electricos, tales como sensores, fusibles termicos y/o componentes de alimentacion electrica, que se sujetan sobre o en el cuerpo y se conectan a una tarjeta de circuito impreso dispuesta para controlar este calentador y, opcionalmente, otras funciones de esta maquina de preparacion de alimentos Uquidos o de bebidas.
De acuerdo con este aspecto, uno o mas componentes electricos se conectan ngidamente a esta tarjeta de circuito impreso, en particular a traves de espigas u hojas de conector ngidas o elementos de clavija y de casquillo ngidos. Al evitar el uso de cables flexibles y deformables, se reduce el numero de operaciones durante el proceso de ensamblaje, en particular se reduce el numero de intervenciones humanas. Por lo tanto, los costes de fabricacion y de ensamblaje se reducen correspondientemente, asf como los riesgos de fallos debidos a un error humano. Al evitar conexiones de cables flexibles y deformables, puede aumentarse la automatizacion del ensamblaje.
Por ejemplo, estos componentes electricos pueden comprender un componente de alimentacion, en particular, un medio de calentamiento resistivo, tal como una pelmula gruesa, que se conecta ngidamente a traves de una espiga de alimentacion electrica ngida y un conector de alimentacion ngido. Este conector de alimentacion tiene un casquillo para recibir la espiga electrica ngida, siendo el conector ngido resiliente, en particular, fabricado de una o mas hojas de resorte, para permitir el desplazamiento del casquillo para la colocacion automatica del casquillo alrededor de la espiga y para sujetar el contacto electrico entre la espiga y el conector.
Ademas, una o mas caractensticas descritas anteriormente pueden combinarse adecuadamente con este calentador en lmea. Tambien se describe un conector de alimentacion electrica, que no forma parte de la invencion reivindicada, en particular, para un calentador como se ha descrito anteriormente.
El conector de alimentacion comprende un par de patillas separadas entre sf para la conexion a un circuito de suministro de corriente. Cada patilla esta conectada a un primer elemento de resorte ngido, conectandose los primeros elementos de resorte entre sf a traves de un segundo elemento de resorte ngido. El segundo elemento tiene un casquillo para recibir y sujetar una espiga electrica ngida. Los elementos de resorte primero y segundo se desplazan elasticamente a lo largo de diferentes direcciones, en particular direcciones perpendiculares, para la colocacion automatica del casquillo con respecto a dicha espiga electrica ngida y para proporcionar una conexion electrica que permita el paso de alta corriente a traves de la misma. Al menos uno de los primeros elementos de resorte y el segundo elemento de resorte pueden tener, en general, forma de hoja. Los primeros elementos de resorte y el segundo elemento de resorte pueden tener, en general, forma de M para permitir el desplazamiento del casquillo a lo largo de dos direcciones sustancialmente en un solo plano. La invencion se refiere a un calentador en lmea para una maquina de preparacion de alimentos lfquidos o de bebidas, en la que se hace circular lfquido a traves de este calentador y, a continuacion, se introduce en una camara de infusion para elaborar por infusion un ingrediente de alimento o de bebida suministrado a dicha camara de infusion. Este calentador comprende: un cuerpo que tiene un elemento exterior generalmente tubular o prismatico y un nucleo interior que es generalmente coextensivo con respecto al elemento exterior tubular o prismatico, delimitando el elemento exterior tubular o prismatico y el nucleo interior conjuntamente una camara de calentamiento generalmente helicoidal que se extiende entre los mismos y alrededor del nucleo interior; y un medio de calentamiento, en particular, un medio de calentamiento resistivo tal como una pelmula gruesa, que cubre el elemento exterior tubular o prismatico para suministrar calor a dicha camara de calentamiento.
De acuerdo con la invencion, el nucleo interior es excentrico con respecto al elemento exterior tubular o prismatico de manera que la camara de calentamiento helicoidal tiene una seccion transversal variable alrededor del nucleo interior.
Como se ha mencionado anteriormente, especialmente cuando el cuerpo se usa con su camara de calentamiento helicoidal extendiendose a lo largo de un eje horizontal o de baja pendiente, proporcionando un nucleo interior que es excentrico con respecto al elemento exterior tubular o prismatico, conduce a una camara que esta dispuesta de manera que su seccion transversal vana a lo largo de su longitud, con el fin de aumentar la velocidad de flujo en areas que de otro modo podnan capturar burbujas, en particular burbujas de vapor. Por lo tanto, al proporcionar una velocidad de flujo aumentada en estas areas, las burbujas se “retiran por lavado” lejos de las mismas por el flujo rapido de lfquido. De esta manera, la colocacion relativa de la pieza de insercion con respecto al elemento exterior tubular o prismatico resuelve el problema de la acumulacion de burbujas sin tener que incluir sistemas mecanicos moviles complejos (por ejemplo, un pieza de insercion rotatoria) que expulsanan las burbujas del calentador. Por lo tanto, la provision de un calentador con una pieza de insercion excentrica conduce a una reduccion del numero de piezas y operaciones de ensamblaje y de los costes de fabricacion.
Uno o mas caractensticas descritas anteriormente pueden, por supuesto, combinarse adecuadamente con este calentador en lmea.
Otro aspecto mas que no forma parte de la invencion se refiere a una maquina de preparacion de alimentos lfquidos o de bebidas que comprende un calentador como se ha descrito anteriormente. La maquina puede ser adecuada para preparar alimentos lfquidos tales como sopa, te y/o cafe elaborando por infusion un ingrediente de alimento o de bebida que, opcionalmente, puede estar contenido en una capsula o una monodosis.
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Otro aspecto que no forma parte de la invencion se refiere a una maquina de preparacion de alimentos Kquidos o de bebidas, en particular, como se ha descrito anteriormente. La maquina comprende: un circuito de suministro electrico conectable a una fuente de alimentacion electrica; un calentador alimentado por el circuito de suministro electrico; y un dispositivo de fusible termico en comunicacion termica con el calentador y asociado con el circuito de suministro electrico. El dispositivo de fusible esta dispuesto para interrumpir el circuito de suministro electrico desde la fuente de alimentacion cuando el calentador supera un lfmite de temperatura. El dispositivo de fusible termico es reversible y comprende un conmutador para interrumpir automaticamente el circuito de suministro electrico cuando el calentador supera este lfmite de temperatura. El conmutador puede accionarse por un usuario para cerrar el circuito de suministro electrico cuando el calentador tiene una temperatura que ha vuelto por debajo de dicho lfmite de temperatura. Habitualmente, el dispositivo de fusible comprende un accionador que esta dispuesto para empujar una espiga, varilla o piston contra el conmutador de usuario cuando este lfmite de temperatura se supera por el calentador con el fin de accionar el conmutador de usuario y abrir el circuito.
Esta maquina de preparacion de alimentos lfquidos o de bebidas puede incluir cualquiera de las caractensticas o combinacion de caractensticas desveladas anteriormente.
El dispositivo de fusible puede tener un accionador que comprende un componente termomecanico que esta en comunicacion termica con el calentador y que acciona mecanicamente el conmutador de usuario para abrir el circuito de suministro electrico cuando el calentador supera el lfmite de temperatura. El componente termomecanico comprende, en particular, un elemento con memoria de forma o un elemento bimetalico.
El dispositivo de fusible puede incluir un sensor de temperatura electrico de seguridad en comunicacion termica con el calentador y un accionador electromecanico que acciona el conmutador de usuario para abrir el circuito de suministro electrico cuando el sensor de seguridad se expone a una temperatura generada por el calentador que supera el lfmite de temperatura.
En una realizacion, la maquina de bebidas o de alimentos lfquidos tiene una tarjeta de circuito impreso con un circuito de control para controlar el calentador y, opcionalmente, otras funciones de la maquina, tales como una bomba o una interfaz electrica, incluyendo la tarjeta de circuito impreso, ademas, un circuito de seguridad que esta separado electricamente en la tarjeta de circuito impreso del circuito de control, estando el circuito de seguridad conectado al sensor de seguridad, en particular, conectado ngidamente al sensor de seguridad, y dispuesto para controlar el accionador electromecanico.
Al menos parte del dispositivo de fusible, en particular, el accionador, el accionador electromecanico o termomecanico, el conmutador de usuario y/o, cuando esta presente, el sensor de seguridad, pueden conectarse ngidamente a una tarjeta de circuito impreso de la maquina de alimentos lfquidos o de bebidas, opcionalmente en una parte que esta aislada electricamente de una unidad de control habitual de la maquina, por ejemplo, una unidad para controlar las operaciones habituales de la maquina, tales como la dispensacion de bebidas o de alimentos ifquidos, la autolimpieza, la interfaz de usuario, etc. Por lo tanto, se mejora el ensamblaje y la integracion y la seguridad del dispositivo de fusible en la maquina de alimentos lfquidos y de bebidas.
Breve descripcion de los dibujos
A continuacion, se describira la invencion con referencia a los dibujos esquematicos, en los que:
las figuras 1 a 3 muestran diversos detalles de un calentador;
las figuras 4 y 5 muestran otro calentador de acuerdo con la invencion;
la figura 6 muestra otro calentador mas de acuerdo con la invencion;
las figuras 7 y 8 muestran el ensamblaje de un componente de alimentacion electrica a un calentador y a una tarjeta de circuito impreso;
las figuras 9 y 10 muestran el ensamblaje de un sensor a un calentador y a una tarjeta de circuito impreso; la figura 11 muestra una conexion de alimentacion electrica entre un calentador y una tarjeta de circuito impreso; las figuras 12a y 12b ilustran una deflexion de acuerdo con una primera direccion de la conexion de alimentacion mostrada en la figura 11; y
las figuras 13a y 13b ilustran una deflexion de acuerdo con una segunda direccion de la conexion de alimentacion mostrada en la figura 11;
las figuras 14 y 15 ilustran esquematicamente dos realizaciones de la invencion de un circuito electrico de una maquina de bebidas con un fusible de seguridad reversible por el usuario.
Descripcion detallada
Las figuras 1 a 3 ilustran un calentador en lmea, siendo la figura 1 una perspectiva frontal del calentador, siendo la figura 2 una perspectiva posterior de este calentador y siendo la figura 3 una vista despiezada del mismo calentador. El calentador es adecuado para una maquina de preparacion de alimentos lfquidos o de bebidas, en la que se hace circular lfquido a traves de un calentador y, a continuacion, se grna a una camara de infusion para elaborar por infusion un ingrediente de alimento o de bebida suministrado a la camara de infusion. Por ejemplo, se suministra un
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ingrediente de bebida a la maquina en forma preenvasada, contenido por ejemplo en una capsula o en una monodosis. Habitualmente, este tipo de maquina de alimentos Kquidos o de bebidas es adecuada para preparar cafe, te y/u otras bebidas calientes o incluso sopas y preparaciones alimenticias similares. La presion del Uquido que se hace circular a la camara de infusion puede alcanzar, por ejemplo, aproximadamente de 10 a 20 atm.
El calentador tiene un cuerpo 1 que incorpora una entrada 2, una salida 3 y una camara de calentamiento 4 helicoidal que se extiende entre las mismas. La entrada 2, la salida 3 y la camara de calentamiento 4 forman juntas un paso ngido para guiar el lfquido que circula a traves del cuerpo 1.
El calentador incluye, ademas, un medio de calentamiento 5 en forma de una pelfcula gruesa resistiva que se extiende como una pista helicoidal entre dos areas de conector 5', 5” sobre el cuerpo 1 y funciona conjuntamente con el cuerpo para suministrar calor a la camara de calentamiento 4 localizada por debajo de la pelfcula gruesa 5.
El cuerpo de calentador 1 tiene una cara exterior 6 dispuesta para delimitar una parte aguas arriba de una camara de infusion 7, extendiendose el paso ngido, en particular la salida 3, del cuerpo 1 en la camara de infusion 7. Como se muestra esquematicamente en las figuras 1 y 3, la cara exterior 6 incluye una pared 6' sobresaliente anular para delimitar la parte aguas arriba de la camara de infusion 7.
Como se ilustra en las figuras 1 a 3, el cuerpo 1 tiene un elemento exterior 8 generalmente tubular que se cubre con el medio de calentamiento 5. El elemento 8 tiene una pared delgada fabricada de material termicamente muy conductor y de baja inercia, tal como el acero, para estimular la transferencia del calor generado por el medio de calentamiento 5 formado sobre el mismo. Este elemento exterior 8 generalmente tubular funciona conjuntamente con un elemento de base que forma la cara exterior 6 del cuerpo 1.
La cara exterior 6 se muestra extendiendose perifericamente sobre el borde del elemento 8 tubular. Ademas, la pared anular 6' que delimita la parte aguas arriba de la camara de infusion 7, es generalmente coaxial con la salida 3 y tiene un diametro que es mas pequeno que el diametro del elemento 8 tubular.
En una variacion, la parte aguas arriba de la camara de infusion 7 puede formarse integralmente con el elemento 8 tubular y/o la pared anular 6' puede tener una superficie mas exterior que es coextensiva con la superficie exterior del elemento 8 tubular para simplificar aun mas su geometna. Tal configuracion se muestra en la figura 6.
El cuerpo 1 de las figuras 1 a 3 incluye, ademas, un nucleo interior 9, en particular un pieza de insercion tubular o cilmdrica hueca, con una pared de grna 91 helicoidal sobresaliente periferica. El nucleo interior 9 es generalmente coextensivo y concentrico con respecto al elemento exterior 8 tubular, y delimita con el elemento exterior 8 la camara de calentamiento 4 helicoidal. En una variacion, puede proporcionarse una hendidura helicoidal alrededor del nucleo interior en lugar de la pared de grna sobresaliente. La hendidura o pared tambien puede formarse en la cara interior del elemento exterior tubular. El nucleo interior 9 puede fabricarse de metal o de un material que sea de menor conductividad termica, tal como un material plastico o ceramico.
Uno o mas componentes electricos, tales como sensores y/o elementos de alimentacion electrica, se sujetan en el cuerpo 1 en una carcasa 3' localizada alrededor de la salida 3. Los componentes electricos pueden incluir uno o mas de entre: sensores de temperatura, fusibles termicos, medidores de flujo, calentadores resistivos y reguladores de alimentacion electrica.
La carcasa 3' y los componentes electricos contenidos en la misma pueden conectarse a traves de conectores de transferencia de datos ngidos a una tarjeta de circuito impreso (no mostrada).
En una variacion, los componentes electricos pueden ensamblarse en el elemento exterior 8 tubular. En particular, el elemento de alimentacion, por ejemplo, un triodo para corriente alterna, para ajustar la corriente electrica que pasa a traves del medio de calentamiento resistivo 5, puede localizarse en el calentador cerca del lfquido circulante de manera que el lfquido circulante pueda servir como enfriador para el componente de alimentacion.
En la figura 3 tambien se muestra un medio de sellado 9' en la pieza de insercion 9 para evitar la fuga de lfquido entre el elemento exterior 8 tubular y la pieza de insercion 9. El medio de sellado 9' puede formar parte del elemento exterior 8 tubular o la pieza de insercion 9 o ser un elemento separado 9' entre el elemento 8 y la pieza de insercion 9, tal como una junta torica u otro sello deformable, o una costura formada por soldadura.
Las figuras 4 y 5, en las que las mismas referencias numericas indican los mismos elementos, muestran un calentador de acuerdo con la invencion.
El cuerpo de calentador 1 tiene un nucleo interior 9 que es generalmente coextensivo y excentrico con respecto al elemento exterior 8 tubular. Por lo tanto, la camara de calentamiento 4 helicoidal tiene una seccion transversal variable alrededor de nucleo interior 9. En particular, a lo largo de un lado del elemento exterior 8 y la pieza de insercion 9, la seccion transversal 4' de la camara de calentamiento 4 es significativamente menor que la seccion transversal 4'' a lo largo del lado opuesto del elemento exterior 8 y la pieza de insercion 9.
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Por lo tanto, cuando el calentador no se usa en una posicion vertical, es dedr, en una posicion en la que el eje central longitudinal 8a del elemento exterior 8 no es vertical sino horizontal o en un angulo que no permite el escape espontaneo de burbujas desde la camara 4 helicoidal a la salida 3. El aumento de la velocidad del Uquido donde la seccion transversal 4' de la camara 4 helicoidal se estrecha hacia abajo permite arrastrar todas las burbujas contenidas en esa area superior de la camara 4 al area inferior de la camara 4 con secciones transversales mas grandes 4'', y asf sucesivamente hasta que las burbujas alcanzan la salida 3.
Ademas, con el fin de evitar el sobrecalentamiento y de impedir la deposicion de incrustaciones en las partes de la camara 4 con secciones transversales estrechadas 4', la potencia de calentamiento del medio de calentamiento 5 puede reducirse a lo largo de una parte 5''', como se indica en la figura 5, por la seccion teorica generalmente rectangular 5'''' que intercepta el elemento de calentamiento 5 en el elemento exterior tubular 9. La parte 5'''' puede extenderse a lo largo del elemento exterior tubular 9 sobre un arco de aproximadamente 15 a 90°, en particular de 30 a 60° del elemento exterior tubular 9, medido a partir del eje longitudinal central 8a del elemento 8 tubular.
La figura 6, en la que las mismas referencias numericas indican los mismos elementos, muestra esquematicamente otra realizacion de un calentador de acuerdo con la invencion. El cuerpo de calentador 1 tiene un elemento de acero exterior 8 generalmente tubular y una pieza de insercion en forma de un nucleo interior hueco de plastico generalmente tubular 9 con una pestana 91 helicoidal periferica que delimita con una superficie interior del elemento 8 una camara de calentamiento 4 helicoidal que se extiende entre la entrada 2 y la salida 3. La pestana 91 se extiende hasta una superficie interior del elemento exterior 8 tubular y contribuye a colocar y sujetar correctamente la pieza de insercion 9 dentro del elemento exterior 8. De manera similar al calentador mostrado en las figuras 4 y 6, el elemento exterior 8 tubular y el nucleo interior 9 son excentricos, como se muestra por sus ejes centrales respectivos 8a y 9a que se extienden uno junto a otro y paralelos entre sf, de manera que la camara de calentamiento 4 tiene una seccion transversal variable 4', 4'' a lo largo de su longitud como se ha expuesto anteriormente.
El elemento exterior 8 tubular tiene una cara frontal exterior generalmente troncoconica 6 formada por unas paredes 6' sobresalientes que delimitan una parte aguas arriba de una camara de infusion 7 con unos elementos perforadores 7' para abrir una capsula 7” que contiene un ingrediente a extraer, en particular, un ingrediente de bebida o de alimento. La salida 3 se extiende a traves del elemento exterior 8 a la parte aguas arriba de la camara de infusion 7.
Como se muestra en la figura 6, el elemento exterior 8 tubular tiene una superficie exterior 8' que se extiende sustancialmente de manera continua a lo largo de la camara de calentamiento 4', 4'' y la parte aguas arriba de la camara de infusion 7. El elemento exterior 8 tubular y la camara de infusion troncoconica 7 son concentricos a lo largo del eje 8a. El extremo de la salida 3 que conduce a la camara de infusion 7 tambien es concentrico con el elemento exterior 8 a lo largo del eje 8a.
A lo largo de la camara de calentamiento 4, la superficie exterior 8' se cubre con una capa gruesa resistiva 5 como se ha expuesto anteriormente.
La pieza de insercion tubular 9 se sujeta dentro del elemento exterior 8 tubular, por ejemplo, mediante encolado, atornillado, soldadura, ajuste por fuerza o cualquier otro medio de ensamblaje apropiado. Como se muestra en la figura 6, la pieza de insercion 9 tiene unos salientes 92 que se ajustan en los rebajes correspondientes en el elemento 8 tubular. Ademas, la pieza de insercion 9 tiene unas partes exteriores 93 formadas, por ejemplo, mediante unas pequenas hendiduras paralelas una junto a otra o unos salientes uno junto a otro, que pueden contener un material de union tal como cola y/o que pueden comprimirse contra el elemento exterior 8 para sujetar la pieza de insercion 9 en el mismo. La pieza de insercion 9 tambien puede empujarse y deformarse en compresion contra las superficies interiores del elemento exterior 9 usando un elemento estructural 94, en particular, fabricado de un material metalico o ceramico o de otro material estructural que tenga una rigidez mayor que la pieza de insercion 9, por ejemplo, en forma de anillo, que empuja una parte de la pieza de insercion 9 contra el elemento exterior 8.
La entrada 2 se forma entre el elemento exterior 8 y la pieza de insercion 9 y conduce a la camara de calentamiento 4. En una variacion, la entrada puede localizarse solo en el elemento exterior o en la pieza de insercion. De manera similar, en una variacion adicional, la salida que conduce a la camara de infusion puede salir de la pieza de insercion o entre la pieza de insercion y el elemento externo tubular, en lugar de salir del elemento exterior 8 tubular como se muestra en la figura 6.
Ademas, la entrada 2 esta conectada a la salida ngida de un medidor de flujo 75. La salida del medidor de flujo se sujeta a la entrada 2 por medio de una junta estanca al agua 76, habitualmente una junta torica localizada en una hendidura anular correspondiente 78 que se extiende a lo largo de una cara interior 79 de la salida del medidor de flujo. En una variacion, puede proporcionarse un medidor de flujo en o corriente abajo de la camara de calentamiento, por ejemplo, a la salida de la camara de calentamiento, en particular, integrado en el calentador. Una vez mas, proporcionando conexiones ngidas entre los componentes, en particular, entre el calentador y el medidor de flujo, en lugar de conexiones deformables flexibles, puede lograrse un aumento de la automatizacion general del proceso de fabricacion del sistema.
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El calentador comprende, ademas, unos componentes electricos 60, 70 que estan integrados, sujetos mecanicamente o ensamblados ngidamente en el cuerpo de calentador 1 y en una tarjeta de circuito impreso (PCB) 50, por ejemplo, como se expone a continuacion con mayor detalle en relacion con las figuras 7 a 9. Por ejemplo, el componente electrico 60 puede ser un componente de alimentacion en forma de un triodo para corriente alterna para regular el suministro de corriente al elemento de calentamiento de pelfcula gruesa resistivo 5, y el componente electrico 70 puede ser un sensor de temperatura para medir la temperatura del lfquido circulante calentado por el calentador. Preferentemente, el calentador tambien incluye un fusible termico como una proteccion para evitar el sobrecalentamiento del calentador. Estos componentes electricos pueden ser componentes espedficos o componentes integrados, en particular, integrados en el elemento de calentamiento de pelfcula gruesa 5.
Ademas, el medidor de flujo 75 y el elemento de calentamiento de pelfcula gruesa 5 tambien estan conectados ngidamente a la tarjeta de circuito impreso 50. En otras palabras, estan conectados electricamente a la tarjeta de circuito impreso 50 con una conexion sin cables. Mas espedficamente, las espigas de alimentacion 11 se ensamblan al elemento de calentamiento de pelfcula gruesa 5 en las areas de conector 5', 5” y funcionan conjuntamente con el casquillo 86 de un conector que se ensambla en la tarjeta de circuito impreso 50, por ejemplo, como se expone a continuacion con mayor detalle en relacion con las figuras 11 a 13b.
Ademas, la tarjeta de circuito impreso 50 esta asociada con un micro-controlador o procesador 53 y un reloj de cuarzo 54 para controlar la intensidad de corriente que pasa al elemento de calentamiento resistivo 5 en funcion del caudal de lfquido circulante medido con el medidor de flujo 75 y de la temperatura del lfquido calentado medida con el sensor de temperatura 70. Para aumentar la precision del control de temperatura, pueden incorporarse uno o mas sensores de temperatura adicionales en el calentador y/o la camara de infusion, en particular, aguas arriba del calentador o en la entrada 2 del calentador. El controlador o procesador 53 tambien puede controlar otras funciones de una maquina de preparacion de bebidas en la que se localiza el calentador, tales como una bomba, un detector de nivel de lfquido en un deposito de suministro, una valvula, una interfaz de usuario, un dispositivo de gestion de alimentacion, un suministrador de ingredientes de bebida automatico como un molinillo de cafe integrado o un suministrador automatico de capsulas o monodosis de ingredientes, etc.
Durante el uso, se hace circular un lfquido a calentar, por ejemplo, usando una bomba, a traves del medidor de flujo 75 y la entrada 2, helicoidalmente a traves de la camara de calentamiento 4 alrededor de la pieza de insercion 9, como se indica por las flechas en forma de arco 15. A continuacion, el lfquido calentado se grna a traves de la salida 3 a la camara de infusion 7, a lo largo de los elementos perforadores 7' a traves de la capsula 7” para elaborar por infusion el ingrediente contenido en la misma. El controlador 53 esta dispuesto para controlar el triodo para corriente alterna 60 para ajustar la corriente de calentamiento que pasa a traves del casquillo 86 y las espigas de alimentacion 11 hacia el elemento de calentamiento 5, basandose en las medidas del flujo de lfquido por medio del medidor de flujo 75 y de la temperatura del lfquido calentado por medio del sensor de temperatura 70.
Las figuras 7 y 8 ilustran el ensamblaje de un componente de alimentacion espedfico en la forma de un triodo para corriente alterna 60 en un cuerpo de calentador 1 y una tarjeta de circuito impreso 50. Mientras que la figura 7 muestra el ensamblaje en una vista en perspectiva despiezada, la figura 8 desvela el ensamblaje en seccion transversal.
El cuerpo de calentador 1, una parte del cual se muestra en las figuras 7 y 8, tiene un rebaje 101 para recibir el componente de alimentacion 60. El rebaje 101 formado entre las paredes 102 sobresalientes esta asociado con un elemento de resorte 103, por ejemplo, en forma de una lamina de resorte, ensamblado al cuerpo 1, por ejemplo, a traves de un tornillo 104. Por supuesto, pueden usarse otros sistemas de resorte y de ensamblaje, por ejemplo, la lamina de resorte puede formar parte del cuerpo 1 o soldarse al mismo con el fin de reducir el numero de piezas. Un elemento de resorte 103 empuja el componente de alimentacion 60 contra las paredes 102 del rebaje 101 en el cuerpo 1 cuando el componente 60 se inserta en el rebaje 101, para sujetar el componente 60 en el cuerpo 1 y proporcionar un contacto optimo entre el cuerpo 1 y el componente 60.
El componente de alimentacion 60 tiene una o mas espigas de conector electrico ngidas 61, por ejemplo, tres espigas para el triodo para corriente alterna mostrado en las figuras 7 y 8, que se conectan ngidamente a la tarjeta de circuito impreso 50. Ademas, el elemento de potencia se cubre con una tapa opcional 62, por ejemplo, fabricada de silicio, que puede ayudar a la fijacion del componente de alimentacion 50 en el rebaje 101, asf como un manguito no conductor opcional 63 alrededor de sus espigas de conector 61 que separa el cuerpo principal del componente de alimentacion 60 de la tarjeta de circuito impreso 50 y protege las espigas 61 contra el entorno. La tapa 62 y el manguito 63 proporcionan un aislamiento electrico alrededor del componente de alimentacion 60.
Por lo tanto, el calentador sirve como un disipador termico para el componente de alimentacion 60 evacuando, a traves del cuerpo de calentador 1 y, opcionalmente, a traves del lfquido que circula a traves del calentador, el calor generado por el componente de alimentacion durante el uso. Para este fin, el calentador esta fabricado de materiales, en particular metal, que permiten una evacuacion optima del calor procedente del componente de alimentacion a lo largo de la trayectoria de evacuacion de calor a traves del calentador.
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El componente de alimentacion 60 puede ser un elemento de conmutacion o de regulacion, por ejemplo, un triodo para corriente alterna como se ha mencionado anteriormente, para ajustar la alimentacion electrica requerida que se suministra al medio resistivo, por ejemplo, una pelfcula gruesa, para generar el calor deseado en el calentador con el fin de calentar el lfquido circulante a la temperatura adecuada.
Las figuras 9 y 10 ilustran el ensamblaje ngido de un componente electronico espedfico 70 en un calentador 1 y en una tarjeta de circuito impreso 50. Este componente electronico puede ser un sensor, tal como un sensor de temperatura, un medidor de flujo, un fusible termico u otro componente similar, tal como un ampenmetro para proporcionar una retroalimentacion de la corriente que pasa a traves del medio de calentamiento resistivo. Con fines de ilustracion, se desvela un sensor termico para el control de la corriente que pasa al medio de calentamiento y el ajuste del calor generado. El sensor termico puede, por ejemplo, localizarse en la entrada del calentador, la salida o entre medias. Pueden usarse varios sensores termicos para permitir un control mas preciso del calentamiento del lfquido que pasa a traves del calentador.
El cuerpo de calentador 1, una parte del cual se muestra en las figuras 9 y 10 tiene un rebaje 111 para recibir el componente electronico 70. El rebaje 111 se forma entre las paredes 112 sobresalientes y se extiende por debajo de la superficie del cuerpo de calentador 1.
El sensor 70 tiene un casquillo de conector 71 a traves del que un elemento de sensor 72 se une a los conectores planos electricos (no mostrados) en el lado opuesto del casquillo 71. Las espigas de conexion del sensor se ponen en contacto con las espigas de conector planas 51, una de las cuales se muestra en la figura 10, de la tarjeta de circuito impreso 50. Las espigas 51 se extienden a traves de un elemento de clavija 52 de la tarjeta 50, al que el casquillo de conector 71 esta conectado mecanicamente, en el casquillo 71 para contactar con las espigas de conexion correspondientes del sensor 70. Cuando el casquillo de conector 71 se empuja entre las paredes 112 del cuerpo 1, el elemento de sensor 72 se localiza en el rebaje 111 del cuerpo de calentador 1.
Cuando el sensor 70 es un sensor de temperatura, las caractensticas electricas del elemento de sensor 72 dependeran de la temperatura en el rebaje 111, que se usara para evaluar la temperatura del calentador en esta localizacion y, opcionalmente, tambien la temperatura del lfquido circulante en las inmediaciones en un proceso de evaluacion indirecta.
El elemento de sensor 72 puede ser, por ejemplo, una resistencia NTC (coeficiente de temperatura negativo) o una resistencia PTC (coeficiente de temperatura positivo).
Una configuracion de sensor de este tipo permite medir de manera fiable la temperatura en la localizacion correspondiente del calentador, una reaccion rapida (inercia baja) y proporciona un sistema de contacto electrico excelente y fiable.
El sensor 70 puede pre-ensamblarse en el casquillo 71, fabricado, por ejemplo, de material termoplastico, y ensamblarse automaticamente en un calentador y en una tarjeta de circuito impreso en un proceso totalmente automatico. El sensor 70 puede pegarse en el calentador usando, por ejemplo, un compuesto epoxi. A continuacion, el sensor pre-ensamblado 70 puede conectarse presionando los conectores planos del casquillo en las ranuras de conexion (no mostradas) del casquillo 71, de tal manera que se conectan al elemento de sensor 72. A continuacion, la tarjeta de circuito impreso 50 se monta sobre el casquillo 70 a traves de la clavija 52 y las espigas de conector 51.
Se deduce que el propio ensamblaje del calentador y la tarjeta de circuito impreso no requiere el manejo de ninguna parte flexible y, por lo tanto, el ensamblaje puede realizarse automaticamente sin la necesidad de ninguna intervencion humana. Ademas, el ensamblaje del propio sensor solo requiere componentes de bajo coste. Por lo tanto, el ensamblaje del sensor en un calentador y su conexion a una tarjeta de circuito impreso conduce a ahorros de costes significativos.
En una variacion, componentes electricos tales como los sensores de temperatura pueden formarse directamente en la tecnologfa de pelfcula gruesa en el calentador. Esto es especialmente ventajoso para reducir las etapas y los costes de fabricacion cuando el medio de calentamiento se basa en la tecnologfa de pelfcula gruesa.
La figura 11 es una vista en perspectiva en un referencial ortogonal xyz, como se indica por las flechas correspondientes asociadas con las figuras 11 a 13b, de un conector de alimentacion electrica ngido de colocacion automatica 80 para conectar un calentador a una tarjeta de circuito impreso 50 y para llevar la corriente de calentamiento a o desde el medio de calentamiento resistivo del calentador. Las figuras 12a y 12b por una parte, y las figuras 13a y 13b por otra parte, muestran esquematicamente la colocacion automatica del conector de alimentacion 80 en la direccion y y la direccion x, respectivamente.
Habitualmente, el conector de alimentacion 80 es a base de metal y puede contener, en particular, acero, aluminio y/o aleaciones de cobre que proporcionan suficiente conductividad electrica, resistencia mecanica y resiliencia.
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El conector de alimentacion 80 se extiende entre un par de patillas planas 81 para la conexion a una tarjeta de circuito impreso 50. Cada patilla 81 esta conectada a una parte inferior de un elemento de resorte vertical generalmente plano 82. Las partes superiores de las hojas de resorte verticales 82 se conectan entre sf a traves de un elemento de resorte transversal 83 que comprende una parte horizontal central plana 84 entre medias de un par de partes intermedias inclinadas 85, 85'. Los elementos verticales 82, la parte intermedia 84 y las partes inclinadas 85, 85' del elemento transversal 83 estan en una disposicion general M en el par de patillas 81. El elemento transversal 83 incluye ademas un casquillo 86 con una pasarela para sujetar a traves del mismo una espiga de conector electrico del calentador.
En las figuras 12a, 12b, 13a y 13b, en las que las mismas referencias numericas indican los mismos elementos, un conector de alimentacion 80 se muestra esquematicamente ensamblado a traves de una espiga de alimentacion 11 sobre un elemento exterior 8 tubular de un cuerpo de calentador 1 con una entrada 2. La espiga de alimentacion 11 se extiende en posicion vertical al comienzo del elemento exterior 8 tubular y esta conectado al area de conexion del medio de calentamiento resistivo (no mostrado) que se extiende a lo largo del elemento exterior 8 tubular, estando la otra area de conexion del medio de calentamiento resistivo conectada a traves de una segunda espiga de alimentacion a un segundo conector de alimentacion (no mostrado). La espiga de alimentacion 11 se extiende a traves de y se sujeta en la pasarela del casquillo 86 del elemento transversal 83.
Las patillas 81 del conector de alimentacion 80 se conectan electricamente y se sujetan sobre la tarjeta de circuito impreso 50, por ejemplo, mediante remaches o soldadura 81' o cualquier otro medio de ensamblaje adecuado. El cuerpo de calentador 1 se localiza debajo de la tarjeta de circuito impreso 50, de manera que la espiga de alimentacion 11 se extiende a traves de la tarjeta 50 a traves de una abertura pasante 55 en la tarjeta 50 al otro lado de la tarjeta 50 y, a continuacion, se sujeta en la pasarela 86 del conector de alimentacion 80. Puede lograrse una conexion electrica continua entre la espiga de alimentacion 11 y el elemento transversal 83 ajustando por la fuerza o soldando la espiga 11 en la pasarela 86.
El conector de alimentacion 80 permite pequenos desplazamientos de posicion de la pasarela 86 en la direccion x y la direccion y, con referencia al referencial xyz asociado con las figuras 11 a 13b. Las diferentes direcciones de los desplazamientos se proporcionan por las diferentes orientaciones, en particular, orientaciones perpendiculares, de los elementos de hoja de resorte resiliente 82, 83, que permiten desplazamientos a lo largo de las direcciones correspondientes.
Las figuras 12a y 12b, por una parte, y las figuras 13a y 13b, por la otra, muestran un desplazamiento del casquillo 86 del conector ensamblado a la espiga de alimentacion 11 a lo largo de la direccion y y de la direccion x, respectivamente. El desplazamiento del casquillo 86 en las direcciones x e y se logra mediante una pequena flexion de las hojas de resorte verticales 82 y una pequena flexion de las partes intermedias inclinadas 85, 85', respectivamente.
Las figuras 12a y 13a muestran una espiga de alimentacion 11 que se extiende recta a traves del medio de la abertura pasante 55, y a traves de la pasarela del casquillo 86, extendiendose todas sustancialmente a lo largo del mismo eje. En esta configuracion, la espiga de alimentacion 11 se coloca en lmea con el conector de alimentacion 80 que, por lo tanto, no se somete a ningun esfuerzo de flexion de desplazamiento en sus hojas de resorte verticales 82 y sus partes intermedias inclinadas 85, 85'.
Por el contrario, las figuras 12b y 13b muestran una espiga de alimentacion 11 que se extiende excentricamente a traves de la abertura pasante 55. La pasarela del casquillo 86 alineada con la espiga de alimentacion 11 es igualmente excentrica con respecto a la abertura pasante 55. En este caso, la tarjeta de circuito impreso 50 no esta perfectamente alineada con la espiga de alimentacion 11 del calentador y el conector de alimentacion 80 se adapta automaticamente a la posicion de su pasarela en el casquillo 86 para que coincida con precision con la posicion de la espiga 11 mediante la flexion de sus hojas de resorte verticales 82 en la direccion x, como se muestra en la figura 13b, o mediante la flexion de su elemento de resorte transversal 83 en la direccion y, como se muestra en la figura 12b. Con el fin de facilitar la insercion de la espiga de alimentacion 11 en la pasarela del casquillo 86, la parte inferior 86' del casquillo 86 tiene una forma generalmente similar a un embudo o troncoconica que esta dispuesta para recibir un extremo superior generalmente conico de la espiga de alimentacion 11.
El desplazamiento del casquillo 86 para adaptarse a la posicion de la espiga de alimentacion 11 puede resultar de discrepancias, por ejemplo, tolerancias de fabricacion o diferentes mecanismos de dilatacion relacionados con la temperatura, entre la posicion relativa de un par de conectores de alimentacion 80 en la tarjeta de circuito impreso 50 con respecto a la posicion relativa de un par correspondiente de espigas de alimentacion 11 en el calentador. Ademas, la posicion relativa de los otros componentes electricos que estan conectados ngidamente a la tarjeta de circuito impreso y las partes fijas de la maquina de preparacion de bebidas, en particular, el calentador, por ejemplo, los sensores de temperatura y el regulador de alimentacion o los conmutadores, por ejemplo, como los mostrados en las figuras 7 a 10, puede provocar desplazamientos en el nivel de la conexion de alimentacion.
Durante el uso, el paso de la corriente a traves del primer conector de alimentacion 80, la primera espiga de alimentacion 11, el medio de calentamiento resistivo (no mostrado), la segunda espiga de alimentacion (no
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mostrada), el segundo conector de alimentacion (no mostrado) se controla mediante un conmutador o regulador de alimentacion, por ejemplo, un triodo para corriente alterna, como el mostrado por ejemplo en las figuras 7 y 8.
Las figuras 12a y 12b tambien ilustran como un error de posicion relativa de las patillas 81 y las partes inclinadas 85, 85' en la tarjeta de circuito impreso 50 se gestiona por el conector de alimentacion 80. Como se muestra, las patillas 81 y, por lo tanto, las partes inclinadas 85, 85' no estan perfectamente alineadas en la direccion x, sino ligeramente desplazadas unas con respecto a otras. Sin embargo, este desplazamiento esta totalmente compensado por una deflexion resiliente correspondiente del elemento transversal 83 sin provocar un esfuerzo excesivo en la tarjeta de circuito impreso 50 o en el conector de alimentacion 80. De manera similar, si la separacion entre las dos localizaciones de anclaje en la tarjeta de circuito impreso 50 para el anclaje de las patillas 81 es mas grande o mas corta que la separacion entre las patillas 81 cuando el conector de alimentacion esta en un estado relajado, entonces, una deflexion resiliente correspondiente de los elementos 82 puede absorber tal diferencia de separacion sin un esfuerzo excesivo o perjudicial en el conector de alimentacion 80 o la tarjeta de circuito impreso 50.
Los ensayos han demostrado que en el caso de un conector de alimentacion en forma de M del tipo mostrado en las figuras 11 a 13b que tiene una anchura y una altura totales por encima de las patillas de aproximadamente 1,3 cm x 1 cm, fabricado de partes de resorte de metal conductoras de tipo hoja doblada que tienen una seccion transversal de aproximadamente 3 mm x 0,2 mm o 0,3 mm, el desplazamiento de posicion que puede tolerarse y compensarse en todas las direcciones, a la vez que se mantienen buenos contactos electricos y mecanicos para corrientes superiores a 10 amperios y temperaturas de aproximadamente 80 °C, puede estar en el intervalo del 3 al 8 %, en particular de aproximadamente el 5 %, o de 0,25 a 0,7 mm, habitualmente alrededor de 0,4 mm.
Por lo tanto, con tales conectores de alimentacion permitiendo pequenos desplazamientos en una o mas direcciones de su parte de conexion 86 con respecto a su base 81 para la conexion a una tarjeta 50, pequenas tolerancias de posicion de los conectores de elementos de calentamiento pre-ensamblados o preformados, por ejemplo, mediante fundicion, pueden compensarse y seguir proporcionando un buen rendimiento de contacto electrico en condiciones de alta corriente y de temperatura elevada.
Por lo tanto, con dicho conector de alimentacion 80 que coloca automaticamente su casquillo 86 en las espigas de conector 11, es posible proporcionar un contacto preciso y continuo sin cables para altas corrientes electricas, en particular entre un medio de calentamiento resistivo en un calentador y la fuente de alimentacion en la tarjeta de circuito impreso 50. La ausencia de cables de alimentacion flexibles aumenta la integracion, facilita el nivel de automatizacion de fabricacion del dispositivo y reduce sus costes de produccion, asf como su fiabilidad reduciendo el factor humano.
Las figuras 14 y 15, en las que las mismas referencias numericas indican, en general, los mismos elementos, desvelan esquematicamente dos realizaciones alternativas de una maquina de bebidas o de alimentos lfquidos con un dispositivo de fusible reversible por el usuario.
La maquina tiene un circuito de suministro electrico 57 que puede conectarse a una fuente de alimentacion (no mostrada), tal como la red electrica o una fuente de alimentacion equivalente. El circuito de suministro 57 esta conectado a una tarjeta de circuito impreso (PCB) 50 que soporta la unidad de control de la maquina, por ejemplo, un micro-controlador, un dispositivo de memoria, diversas interfaces en las diversas partes de la maquina que requieren control automatico, tal como una interfaz de usuario, una bomba, un calentador 1, los sensores 60, 70, etc. El circuito de suministro 57 tiene un conmutador principal 205, 205' que permite a un usuario conectar y desconectar la maquina de bebidas o de alimentos lfquidos.
Ventajosamente, el conmutador principal 205, 205' se monta mecanicamente sobre la PCB 50 para facilitar el ensamblaje y aumentar la integracion del sistema.
Ademas, la maquina incluye un dispositivo de fusible termico 200 que tiene un conmutador 205 en el circuito 57 y un accionador 201, 201' dispuesto para desconectar el circuito 57 accionando el conmutador 205 cuando el calentador 1 tiene una temperatura que supera un lfmite de temperatura, por ejemplo, un lfmite de temperatura en el intervalo de 120 °C a 180 °C, en particular de 140 °C a 160 °C, indicativo de un mal funcionamiento del calentador 1 o de su unidad de control 50.
El dispositivo de fusible termico 200 es reversible por el usuario. Tras la desconexion de seguridad del circuito 57 por el dispositivo de fusible 200, el conmutador 205 puede accionarse por un usuario para reconectar el circuito 57 y restablecer la alimentacion electrica de la PCB. Por lo tanto, si el dispositivo de fusible termico 200 se apaga inadecuadamente o si el calentador 1 simplemente tiene una condicion de sobrecalentamiento accidental de una sola vez, la maquina de alimentos lfquidos o de bebidas de la invencion no necesita reajustarse para el servicio con el fin de reemplazar el dispositivo de fusible, a diferencia de las maquinas de bebidas o de alimentos lfquidos existentes equipadas con fusibles termicos de una sola vez.
El dispositivo de fusible 200 tiene un accionador 201, 201' que esta dispuesto para empujar hacia fuera una espiga, varilla o piston 202 contra el conmutador de usuario, por ejemplo, un conmutador de tipo pulsador, cuando dicho
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Kmite de temperatura se supera por el calentador con el fin de accionar el conmutador de usuario y abrir el circuito 57.
La realizacion mostrada en la figura 14 tiene un dispositivo de fusible 200 con un accionador 201 que incluye una espiga 202 que puede moverse a lo largo de la direccion de la flecha 202' y un componente termomecanico montado sobre el calentador 1 y en comunicacion termica con el mismo. El componente termomecanico puede ser cualquier disposicion adecuada para convertir el paso de un nivel de temperatura en una accion o desplazamiento mecanico, tal como un elemento fabricado de una aleacion con memoria de forma que recuerda su forma, o un elemento bimetalico.
Por lo tanto, cuando el calentador 1 supera el lfmite de temperatura, el componente termomecanico del accionador
201 se activa y empuja la espiga 202 contra el conmutador de usuario 205. Esto desconectara las partes electricas de la maquina de la fuente de alimentacion conectada al circuito 57. Cuando la temperatura del calentador cae por debajo del lfmite de temperatura, el componente termomecanico volvera de nuevo a su estado normal y la espiga
202 o bien seguira al componente termomecanico o puede empujarse de nuevo a su posicion normal por un usuario que acciona el conmutador 205 para restablecer la conexion de alimentacion de la maquina.
En la realizacion mostrada en la figura 14, el conmutador de usuario 205 que funciona conjuntamente con el fusible termico tambien puede servir como un conmutador principal que puede accionarse independientemente de cualquier situacion de sobrecalentamiento con el fin de conectar y desconectar de la manera habitual la maquina de bebidas o de alimentos lfquidos.
Por el contrario, en la realizacion mostrada en la figura 15, el conmutador de usuario 205 que funciona conjuntamente con el fusible termico es un conmutador espedfico separado del conmutador principal 205'.
El dispositivo de fusible 200 comprende un sensor de temperatura electrico de seguridad 203 montado mecanicamente contra el calentador 1 y en comunicacion termica con el mismo. Ademas, para simplificar el ensamblaje e integrar mejor los componentes electricos de la maquina, el sensor de temperatura 203 se conecta ngidamente a la PCB 50 de una manera similar a la expuesta anteriormente. El sensor de temperatura 203 monitoriza la temperatura del calentador 1. En una realizacion menos preferida, un sensor de temperatura de este tipo tambien puede conectarse por otros medios a la PCB, en particular, de una manera parcial o completamente flexible.
El sensor de temperatura 203 esta asociado con un medio de control que controla la alimentacion electrica del accionador 201' a traves de su circuito de conexion 204 en funcion de la temperatura medida. Por ejemplo, el medio de control incluye un conmutador de alimentacion, por ejemplo, un transistor, en el circuito de conexion 204 conectado al sensor de temperatura 203.
Ventajosamente, el sensor de temperatura 203, el conmutador de alimentacion asociado con el mismo, el conmutador de usuario 205 e incluso el accionador 201' se montan ngidamente sobre la PCB 50. Preferentemente, estos componentes se montan en una seccion 50' de la PCB 50 que esta aislada electricamente de la unidad de control habitual de la maquina de bebidas y de alimentos lfquidos en la PCB 50. Por lo tanto, al tener sustancialmente todas las partes electronicas y electricas en la misma PCB 50, pero dispuestas en dos circuitos electricos distintos, se facilita el ensamblaje mecanico de los componentes y se aumenta la seguridad de la maquina.

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    REIVINDICACIONES
    1. Un calentador en lmea para una maquina de preparacion de alimentos Ifquidos o de bebidas, en el que el Ifquido puede hacerse circular a traves de dicho calentador para su calentamiento, comprendiendo tal calentador:
    - un cuerpo (1) que tiene un elemento exterior generalmente (8) tubular o prismatico y un nucleo interior (9) que es generalmente coextensivo con respecto al elemento exterior tubular o prismatico, delimitando el elemento exterior tubular o prismatico y el nucleo interior conjuntamente una camara de calentamiento (4, 4', 4'') generalmente helicoidal que se extiende entre los mismos y alrededor del nucleo interior; y
    - un medio de calentamiento (5) que cubre el elemento exterior (8) tubular o prismatico para suministrar calor a dicha camara de calentamiento (4, 4', 4''),
    en el que dicho nucleo interior (9) es excentrico con respecto al elemento exterior (8) tubular o prismatico, de manera que la camara de calentamiento (4) helicoidal tiene una seccion transversal variable (4', 4'') alrededor del nucleo interior (9).
  2. 2. El calentador de la reivindicacion 1, que comprende una pelfcula gruesa como medio de calentamiento.
  3. 3. El calentador de la reivindicacion 1 o 2, en el que el elemento exterior tubular o prismatico tiene una inercia termica que es menor que la del aluminio.
  4. 4. El calentador de cualquier reivindicacion anterior, en el que el cuerpo de calentador incorpora una entrada (2) y una salida (3), extendiendose la camara de calentamiento (4, 4', 4'') entre las mismas, formando conjuntamente la entrada, la salida y la camara de calentamiento mencionadas un paso ngido (2, 3, 4, 4', 4'') para guiar dicho lfquido circulante, teniendo el cuerpo una cara exterior (6) dispuesta para delimitar una parte aguas arriba de dicha camara de infusion (7), extendiendose el paso ngido (2, 3, 4, 4', 4'') del cuerpo en dicha camara de infusion (7).
  5. 5. El calentador de la reivindicacion 4, en el que dicha cara exterior incluye una o mas paredes sobresalientes para delimitar la parte aguas arriba de una camara de infusion.
  6. 6. El calentador de la reivindicacion 4 o 5, en el que dicha cara exterior incluye medios de conexion para la conexion mecanica a un elemento que delimita una parte aguas abajo de la camara de infusion.
  7. 7. El calentador de una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que el elemento exterior generalmente tubular o prismatico tiene una inercia termica que es menor que la del aluminio.
  8. 8. El calentador de la reivindicacion 7, en el que el elemento exterior generalmente tubular o prismatico tiene una base que forma dicha cara exterior del cuerpo.
  9. 9. El calentador de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la camara de calentamiento esta formada por una hendidura o pestana generalmente helicoidal alrededor del nucleo.
  10. 10. El calentador de cualquier reivindicacion anterior, en el que uno o mas componentes electricos se sujetan sobre o en el cuerpo del calentador, seleccionandose los componentes electricos, en particular, de entre sensores de temperatura, fusibles termicos, medidores de flujo, calentadores resistivos, ampenmetros y reguladores de alimentacion electrica.
  11. 11. El calentador de la reivindicacion 10, en el que dichos uno o mas componentes electricos estan conectados ngidamente a una tarjeta de circuito impreso dispuesta para controlar dicho calentador.
  12. 12. El calentador de la reivindicacion 10, en el que dichos uno o mas componentes electricos se conectan ngidamente a dicha tarjeta de circuito impreso (50) a traves de espigas u hojas de conector ngidas o elementos de clavija y de casquillo ngidos.
  13. 13. El calentador de la reivindicacion 11 o 12, en el que la tarjeta de circuito impreso esta dispuesta para controlar otras funciones de una maquina de preparacion de bebidas dispuesta para contener dicho calentador, en particular, al menos una funcion seleccionada de entre una bomba, un detector de nivel de lfquido en un deposito de suministro, una valvula, una interfaz de usuario, un dispositivo de gestion de alimentacion, un suministrador de ingredientes de bebida automatico tal como un molinillo de cafe integrado o un suministrador automatico de capsulas o monodosis de ingrediente.
  14. 14. Una maquina de preparacion de alimentos lfquidos o de bebidas que comprende un calentador segun se define en cualquier reivindicacion anterior.
  15. 15. La maquina de la reivindicacion 14, para la preparacion de un alimento lfquido o una bebida elaborando por infusion un ingrediente de alimento o de bebida que esta contenido en una capsula o una monodosis.
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