BRPI0520702B1 - Device for coffee production - Google Patents

Abstract

dispositivo para a produção de café. a presente invenção refere-se a ao dispositivo que compreende uma câmara de infusão definida por pelo menos duas partes (1,3) que se movem uma em relação à outra para fechar e abrir a câmara de infusão; um duto (7) para suprir água quente pressurizada para a câmara de infusão; pelo menos uma bomba (13) para suprir água quente pressurizada para a câmara de infusão; uma unidade para despejar (16), para despejar café a partir da câmara de infusão. a unidade para despejar tem pelo menos uma primeira configuração e uma segunda configuração, de acordo com o tipo de café a ser despejado; as duas partes (1,3) que definem a câmara de infusão têm pelo menos uma primeira posição alternada para definir um volume de infusão maior e uma segunda posição alternada para definir um volume de infusão menor e são funcionalmente conectados a tal unidade para despejar, de modo que tal unidade para despejar é trocada uma com a outra de tal, pelo menos duas, configurações, de acordo com a posição alternada assumida por tais partes que definem a câmara de infusão.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO PARA A PRODUÇÃO DE CAFÉ".

Campo técnico A presente invenção refere-se a aperfeiçoamentos para dispositivos ou máquinas para a fabricação de café, tanto de uso doméstico, quanto profissional e comercial, por exemplo, máquinas de auto-atendimento (mediante inserção de moeda). Técnica Anterior As máquinas atualmente disponíveis para a produção de café expresso compreendem uma câmara de infusão, dentro da qual é disposta uma determinada quantidade de café moído, ou um sachê individual, em forma de cápsula, cartucho, ou algo similar, contendo pó de café e através da qual, subseqüentemente, flui água pressurizada a uma temperatura suficientemente elevada, a fim de extrair os sabores do pó de café com o qual a bebida é feita.

As características da bebida que podem ser obtidas com essas máquinas podem variar, com base nas regulagens providas pelo usuário. Por exemplo, essas máquinas podem produzir café expresso a uma temperatura elevada, formando a típica espuma espessa que distingue tal bebida, ou um café em quantidade maior, como o chamado café fresco, feito por meio de filtro, que é produzido utilizando-se baixa pressão e quantidades maiores de água.

As soluções adequadas para selecionar a qualidade do café obtido são atualmente utilizadas tanto em máquinas para uso doméstico, quanto para máquinas de utilização comercial, ou profissional, ou máquinas de auto-atendimento, no qual o café é obtido mediante a inserção de moedas, ou cartões pré-pagos. A patente EP-A-1.133.944 descreve uma máquina para a produção de café, em que a câmera de infusão é provida de um dispositivo de descarga, projetado para produzir, conforme escolha do usuário, diferentes qualidades ou tipos de café, por exemplo, mais concentrado, ou menos concentração. Mais especificamente, a publicação EP-A-1.133.944 descreve um dispositivo para a produção de café que compreende uma linha de suprimento para água quente distribuída de uma bomba, um dispositivo para despejar o café, uma câmara de infusão, para dentro da qual a linha de suprimento de água quente flui e através da qual flui o duto por onde o café é despejado, que é parte do dispositivo para despejar café. A câmera de infusão é delimitada por partes móveis, de movimento alternado, uma das quais é em forma de um pistão que desliza com relação a um cilindro. Para permitir que diferentes qualidades de café sejam despejadas, uma válvula é posicionada no dispositivo para despejar café e provida de um elemento de tampão, associado a uma mola de pré-carga e meios para permitir a modificação da seção transversal do duto por onde o café é despejado, para prover uma primeira passagem com uma seção transversal menor, que opera a uma pressão mais elevada e com uma taxa de fluxo inferior, e uma segunda passagem, com uma seção transversal maior, para operar com uma taxa de fluxo mais elevada e uma pressão menor.

Em particular, uma das modalidades descritas em EP-A-1.133.944 é provida de uma válvula para regular a taxa de fluxo, e um dispositivo de estrangulamento, controlável manualmente, ou também por meio de uma ativador, regulado pelo usuário da máquina, para aumentar ou diminuir a seção transversal da passagem para o café. Modificando-se a seção da passagem, uma pressão maior, ou menor, pode ser gerada dentro da câmara de infusão, modificando, também, o fluxo de café despejado e a água distribuída na câmara de infusão, obtendo diferentes qualidades de café, o qual pode ser selecionado pelo usuário.

Para funções e objetivos semelhantes, a publicação subseqüen-te, EP-A 1.267.685, descreve uma máquina para produzir café na qual uma seção transversal da passagem para café é modificada para trocar de uma seção transversal maior para uma menor, ou vice-versa, atuando em uma operação da bomba que distribui a água pressurizada. Mais especificamente, em EP-A-1.267.685 é provida uma válvula para despejar café, projetada para reagir automaticamente à pressão de distribuição da água, de modo que uma pressão de distribuição mais elevada cause o estrangulamento da válvula e, portanto, um fluxo menor de café. Ao fazer a bomba distribuir a água a uma pressão mais baixa e, portanto, ao fazer a bomba operar abaixo de uma potência especificada, a pressão de distribuição da água na câmera de infusão fica abaixo do valor que causa o estrangulamento automático da válvula de descarga de café. A taxa de fluxo da água e, portanto, do café distribuído, é mais elevada do que no caso anterior, e a pressão de produção é menor, para obter um café mais fraco do que o café obtido com a distribuição da água a uma pressão elevada.

Portanto, a máquina descrita em EP-A-1.267.685 requer o controle da bomba para operar. O fato de se operar a bomba a diferentes pressões pode causar a modificação da estrutura da válvula de distribuição da bebida, assim, podem ser produzidos cafés de diferentes qualidades.

Objetos e Sumário da Invenção O objetivo da presente invenção é produzir um dispositivo, ou máquina, para produzir café, a qual, de modo simples e confiável, permite a produção de café de diferentes tipos ou qualidades. De acordo com uma modalidade particular, o objetivo da presente invenção é produzir uma máquina que, de modo simples, confiável e facilmente controlável, possa produzir café a uma elevada pressão, tipicamente café expresso, e café de filtro a uma baixa temperatura, isto é, o chamado café fresco.

Substancialmente, de acordo com um primeiro aspecto, a invenção refere-se a um dispositivo, ou máquina, para produzir café, compreendendo uma câmara de infusão definida por pelo menos duas partes móveis uma em relação à outra para fechar e abrir a câmera de infusão; um duto para suprir água quente pressurizada para tal câmara de infusão; pelo menos uma bomba para suprir água quente pressurizada para tal câmara de infusão; uma unidade de descarga, para despejar café da câmara de infusão em direção a um bocal de descarga, ou similar. De forma característica, de acordo com a invenção: tal unidade de descarga tem pelo menos uma primeira configuração e uma segunda configuração, de acordo com o tipo de café a ser distribuído; as duas partes que definem a câmara de infusão têm pelo menos uma primeira posição de movimento alternado para definir um volume de infusão maior e uma segunda posição de movimento alternado para definir um volume de infusão menor; as duas partes que definem a câmara de infusão são funcionalmente conectadas a tal unidade de descarga, de modo que a unidade de descarga é trocada uma com a outra de tal, pelo menos duas, configurações de acordo com uma posição de movimento alternado tomada por tais partes que definem a câmara de infusão.

Desse modo, é obtido um dispositivo que, com uma estrutura extremamente simples e confiável pode distribuir café com características que variam bastante, por exemplo, de um café expresso com uma camada espessa de espuma, para um café maior, do tipo café com filtro, ou café fresco. O dispositivo também permite o uso de cápsulas de diferentes dimensões em um único elemento de descarga, graças à possibilidade de se obter posições de fechamento em posições diferentes da câmara de infusão, com conseqüente troca da unidade de descarga.

Em princípio, a troca da unidade de descarga pode, por exemplo, ser obtida com um controle elétrico, operado diretamente por uma ou outra das duas partes com movimentos alternados móveis formando a câmara de infusão. O controle elétrico pode, por exemplo, atuar sobre uma válvula para restringir, parcialmente, o fluxo através da unidade de descarga. Essa restrição parcial pode ser obtida fechando-se, totalmente, uma ou mais dentre uma pluralidade de passagens, ou fazendo-se o estrangulamento de uma ou mais passagens. Por exemplo, uma passagem móvel da câmara de infusão pode atuar em um ou mais elementos de troca que controlam a troca da unidade de descarga.

Porém, para obter um dispositivo mais simples e mais confiável, de construção e controle mais fáceis, em uma modalidade particularmente vantajosa da invenção, pelo menos uma das partes que definem a câmara de infusão é disposta e projetada para atuar mecanicamente em tal unidade de descarga para fazer a troca de acordo com a posição de movimento alternado tomada pelas tais duas partes que definem a câmara de infusão. Desse modo, com um ativador individual, adequadamente controlado, o fechamento da câmara de infusão em uma ou outra das duas ou mais alterna- tivas posições de fechamento pode ser controlado, definindo diferentes volumes de infusão e em cada uma de tais posições a unidade de descarga é trocada para a condição de operação correta, sem necessidade de outros controles, mecanismos de circuitos e, caso desejado, sem necessidade de atuar na bomba, ou bombas, de distribuição de água quente. Isso torna o dispositivo extremamente simples, confiável e econômico.

Por exemplo, e de modo típico, uma das partes que definem a câmara de infusão pode ser fixada com relação a uma estrutura de suporte de carga e a outra pode ser móvel e projetada e disposta para atuar mecanicamente na unidade de descarga e causa a troca, de acordo com a posição com relação à parte fixa. A unidade de descarga pode, vantajosamente, ser integrada à primeira de tais duas partes que definem a câmara de infusão, isto é, a parte fixa com relação à estrutura da máquina, ou dispositivo.

Em uma modalidade preferida da invenção, a unidade de distribuição tem uma primeira passagem com uma seção transversal maior, para despejar café a uma primeira pressão inferior (café fresco)e uma segunda passagem com uma seção transversal para despejar café em uma segunda pressão, mais elevada (expresso). Além disso, um membro de fechamento pode, vantajosamente, ser associado a tal primeira passagem, disposto e controlado para ser levado para a posição fechada da primeira passagem quando tais duas partes que definem a câmara de infusão são levadas para a segunda posição alternada. Desse modo, apenas a segunda passagem com uma seção transversal menor, adequada para causar a infusão do café a uma pressão elevada, por exemplo, para produzir café expresso, permanece aberta. Em um dispositivo assim configurado, o membro de fechamento, para fechar a primeira passagem, é controlado mecanicamente, diretamente por uma das partes que definem a câmara de infusão.

Quando a unidade de descarga é fixada com relação a uma primeira de pelo menos duas partes acima citadas que definem a câmara de infusão, a segunda de tais duas partes, que se move com relação à primeira, pode ter uma extremidade que atua na unidade de descarga, por exemplo, diretamente em tal membro de fechamento. Isso possibilita evitar qualquer tipo de transmissão, ou conexão mecânica, enquanto não exclui a possibilidade da troca ser feita mecanicamente, de acordo com a posição alternada das duas partes que definem a câmara de infusão, mas com interposição, por exemplo, de um membro de transmissão de um movimento de controle, em vez de diretamente. Isso pode ocorrer, por exemplo, quando a unidade de descarga não está integrada à parte fixada da câmara de infusão, ou não está aplicada em proximidade com a parte móvel que controla a sua troca. A segunda passagem da unidade de descarga pode ser vantajosamente provida de uma válvula de pressão de retorno. A válvula de pressão de retorno é projetada como um membro que permite uma pressão mais elevada do que a pressão que seria obtida se essa válvula não estivesse presente, a ser mantida na entrada de tal passagem, ou dentro da câmara de infusão. Desse modo, a pressão em que o sabor é extraído do pó de café pode ser aumentada, mesmo de forma considerável. Tipicamente, a pressão pode ser entre 500 e 1500 KPa (5 e 15 bar), porém, esses valores podem ser considerados indicativos e não-limitativos. As pressões elevadas, mais próximas ao limite superior, bebidas mais fortes com a espuma característica de café expresso são obtidas.

Para dar uma maior flexibilidade de uso, de acordo com uma possível modalidade, a válvula de pressão de retorno pode ser regulada, para aumentar ou diminuir a pressão de extração. Isso forma um outro parâmetro variável ao regular as condições de infusão e, portanto, na qualidade da bebida que pode ser obtida.

Além da válvula de pressão de retorno, uma válvula para regular a taxa de fluxo pode ser associada a uma segunda passagem da unidade de descarga, como será descrito com referência a uma modalidade específica da invenção. Essa válvula pode, por sua vez, ser regulada pelo usuário, para obter um grau de liberdade ao regular as condições de infusão. A regulagem pode ocorrer diretamente, por exemplo, atuando-se em um dispositivo com parafuso ou, e preferivelmente, por meio de um ativador eletromecânico, ou hidráulico, que reage a um comando transmitido por uma unidade de controle.

De fato, o dispositivo pode, convenientemente, ser provido de uma unidade de controle que controla as várias regulagens e ajuste, de modo que o tipo e as características da bebida possam ser ajustadas por meio de uma interface única e intuitiva, uma unidade programável provida para ajustar a regulagem das várias partes da máquina.

De modo preferível, e vantajoso, a bomba, ou bombas, do dispositivo são bombas de vibração, com um ativador que compreende um ele-tromagneto, um pistão e um suprimento de energia elétrico obtido cortando-se um diodo de uma corrente alternada, com forma de onda sinusoidal. Seria possível usar outros tipos de bombas. Também pode haver duas ou mais bombas, idênticas umas às outras, ou diferentes, por exemplo, com relação à potência, pressão de distribuição, taxa de fluxo etc. Essas bombas podem ser ativadas de forma alternada, ou em várias combinações uma com a outra, de acordo com as condições de descarga e infusão.

Porém, em uma modalidade preferida, uma bomba (ou um grupo de bombas)é provida, controlada sempre para prover a pressão máxima compatível com as características do circuito hidráulico conectado ao lado de distribuição da bomba, em quaisquer condições, aberta ou fechada, de tal primeira e segunda passagem do dispositivo de descarga. Portanto, nesse caso, a bomba é projetada e controlada para operar sempre na mesma curva característica, independente das condições de troca da unidade de descarga.

Se a bomba for controlada para operar em diferentes condições de operação, de acordo com as características desejadas do café, pode ser estrangulada se for suprida de energia intermitentemente e/ou com uma voltagem cortada. O estrangulamento da modificação controlada das condições de operação da bomba é particularmente vantajoso quando a unidade de descarga é trocada para fazer café fresco, ou com filtro.

Outras características e modalidades vantajosas do dispositivo, de acordo com a invenção, são indicadas nas reivindicações em anexo e serão descritas com referência a alguns exemplos da modalidade.

Breve Descrição dos DesenhoS A invenção ficará mais clara por meio da seguinte descrição e desenhos em anexo, que mostram as modalidades práticas, não-limitativas, da invenção. Mais especificamente, no desenho: as figuras 1 a 5 mostram uma seção longitudinal esquemática de um dispositivo de acordo com a invenção, em uma primeira modalidade e em várias fases de operação; a figura 6 mostra um diagrama da curva da taxa de fluxo de pressão da bomba, por exemplo, uma bomba de vibração, utilizável no dispositivo, de acordo com a invenção; a figura 7 mostra uma vista plana de uma unidade de infusão para um dispositivo de acordo com a invenção, em uma modalidade do dispositivo; as figuras 8 e 9 mostram seções de acordo com as linhas VIII-VIII e IX-IX na figura 7, em uma primeira condição de operação para despejar café expresso; a figura 10 mostra um detalhe ampliado, em uma seção de acordo com a linha X-X na figura 7, do dispositivo na configuração nas figuras 8 e 9; as figuras 11 e 12 são figuras equivalentes às figuras 8 e 10 do dispositivo em uma configuração para fazer café fresco; a figura 13 mostra uma seção ampliada do duto para despejar, ou passagem com uma seção maior em uma modalidade modificada e em uma seção análoga à da figura 10; a figura 14 mostra uma seção do detalhe da passagem com uma seção menor, em uma modalidade modificada e com regulagem manual da qualidade do café; a figura 15 mostra uma vista em perspectiva de uma máquina de café encaixada com uma unidade de difusão semelhante ao das figuras 7 a 12; e as figuras 15 e 16 mostram diagramas da forma de onda da voltagem de suprimento da bomba em uma configuração com bomba que pode ser estrangulada.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas da Invenção As figuras 1 a 5 mostram o princípio em que se baseia a inven- ção, com referência a uma configuração esquemática. As figuras mostram, exclusivamente, os elementos de uma máquina, ou dispositivo para produzir café, requerida para entender a presente invenção, enquanto os elementos que são parte da máquina, mas são conhecidos por si e não são necessários para entender a invenção, foram omitidos.

Mais especificamente, as figuras mostram a câmara de infusão com os componentes dos quais é composta e, esquematicamente, os mecanismos de abertura e fechamento da câmara de infusão de suprimento da água de pressurização.

Duas partes, ou partes móveis uma em relação à outra, geralmente indicadas com 1 e 3, definem uma câmara de infusão dentro da qual o pó de café para produzir a bebida é colocado. Doravante será feita referência a um sistema para preparar a bebida por meio de um pó de café carregado diretamente na câmara de infusão e aí comprimido para formar uma carga de pó de café. Porém, também seria possível usar sachês individuais de pó de café, tais como cápsulas ou cartuchos, ou similar, que são inseridos individualmente na câmara de infusão. Nesse caso, a câmara pode ser provida, se necessário, de perfuradores adequados para perfurar as paredes do cartucho, ou cápsula, e permitir o fluxo da água pressurizada e a extração da bebida do sachê individual.

No exemplo esquemático mostrado, a parte inferior, ou parte 3, é movida e toma a estrutura de um cilindro com uma cavidade 3 A que define o volume interno da câmara de infusão, a base da qual é indicada por 3 B, posicionada adjacente da qual encontra-se um elemento de expulsão 5 para expulsar o pó de café após a bebida ser despejada. Um orifício 7 é provido para despejar água quente pressurizada, vinda de uma linha de água 9, para a câmara de infusão. A água é retirada de um reservatório indicado esquematicamente com 11 por meio de uma bomba 13, posicionada a jusante da qual encontra-se um elemento de aquecimento, por exemplo, um aquecedor eletricamente ativado, indicado esquematicamente por 15, que aquece a água pressurizada pela bomba 13 à temperatura desejada. A parte 1 é fixada e um dispositivo, ou unidade, para despejar café é produzido em uma peça que, nesse exemplo, inclui uma primeira passagem ou duto 17 com uma seção transversal maior, com uma entrada 17 A voltada para o volume interno 3 A da câmara de infusão e uma saída 17B que se conecta a uma linha para despejar bebida, indicada esquematica-mente por 19 e terminando em um modo por si conhecido, com uma torneira 19 A do qual o café é despejado para ser coletado em uma xícara T ou outro recipiente especificamente posicionado sob a torneira 19 A. A unidade para despejar, indicada por 16, também inclui uma segunda passagem 21 com uma seção transversal substancialmente menor do que a passagem 17 e tendo uma entrada 21 A, também voltada para o volume interno 3 A da câmara de infusão e provida, na extremidade oposta, com relação a uma entrada 21 A, de uma válvula de estrangulamento 23. A jusante da válvula de estrangulamento 23 a saída da segunda passagem 21 é conectada à linha para despejar café 19 por meio de uma linha 25.

Associada à primeira passagem ou duto 17 com uma seção transversal maior do que um membro de fechamento 27, representada es-quematicamente por um elemento deslizante que se move, em seção transversal, com relação ao eixo do duto ou passagem 17 e provido de um disco de ativação 27 C que coopera, como será explicado abaixo, com uma extremidade anular 3C da parte móvel 3 formando - juntamente com uma parte fixa 1 - a câmara de infusão. A parte móvel 3 é provida de um movimento de acordo com a seta f3 dado por um mecanismo cinemático, esquematicamente representado por um sistema de manivela com haste composta de um excêntrico 28 e uma haste de conexão 29. Um mecanismo cinemático, não mostrado, opera o dispositivo de expulsão 5. Na prática, os movimentos tanto do elemento de expulsão 5 quanto da parte 3 da câmara de infusão podem ser feitos com um mecanismo cinemático, por si conhecido e utilizado, por exemplo, nas máquinas produzidas pela Saeco International Group S.p.A conhecidas pelas marcas Idea, SG500, FS400, Royal, SG200, Magic, Incanto, Vienna e outros. Esse mecanismo cinemático também é descrito em EP-A-0 154 206, ao qual se pode fazer referência para maiores detalhes. a figura 1 também indica, esquematicamente, um motor 31 que controla a rotação do excêntrico 28. A unidade de controle, indicada esquematicamente por 33 é, por exemplo, um microprocessador, com interface adequada com o usuário com uma interface indicada esquematicamente por 35 e conectada a um motor 31 para controlar os movimentos do excêntrico 28. O ciclo de operação do dispositivo descrito antes, com referência à figura 1, é esquematicamente representado, na seqüência, nas figuras 2,3 e 5 ou 2,4 e 5, em dois modos de utilização diferentes. Na figura 2, a parte móvel 3 está em sua posição inferior, correspondendo ao centro inativo, inferior, do excêntrico 28 e mecanismo cinemático 29 da haste de conexão. Nessa posição, por meio do dispositivo de carregamento 36, indicado, esquematicamente, na figura 2 e por si conhecido, o pó de café é carregado no compartimento 3A dentro da parte móvel 3. a figura 3 mostra a posição de fechamento da câmara de infusão, posição que é alcançada tomando-se a parte móvel 3 com sua extremidade 3C a uma altura maior com relação ao lado inferior da parte fixa 1. A figura 3 representa uma de pelo menos duas posições de operação alternativa possíveis que o dispositivo pode assumir. Nessa posição, a extremidade 3C da parte móvel 3 está próxima, ou em contato com o disco inferior 27 A do membro de fechamento 27, embora sem levar a última para a posição de fechamento. O volume interno da câmara de infusão definida pelo acoplamento das partes 1 e 3 é relativamente grande e o pó de café contido dentro dessa câmara foi relativamente pouco comprimido. O grau de compressão do pó de café depende da quantidade de café colocada no volume 3 A e da posição final assumida pela parte móvel 3.

Nesse ponto, a bomba 13 é operada para despejar o café. Isso pode ser projetado e controlado, vantajosamente, para operar sempre em uma curva individual característica, correspondendo à potência máxima. Como o membro de fechamento 27 não fechou a passagem 17 com a seção transversal maior, e como o pó de café na câmara de infusão é apenas moderadamente comprimido, a perda da cabeça ao longo do trajeto da água e da bebida produzida pelo dispositivo é reduzida e, conseqüentemente, a bomba 13 distribui uma taxa elevada de fluxo de água a uma pressão baixa, por exemplo, tipicamente 300 KPa (3 bar), tal valor sendo considerado indicativo. A essa pressão, o estrangulador 23 pode ser completamente fechado, de modo que o café que flui da câmara de infusão passa exclusivamente através da primeira passagem ou duto 17 com uma seção transversal maior. Também seria possível para o estrangulador 23 se abrir ligeiramente, caso em que o café despejado passaria através da passagem 21 e da linha 25 e seria reunido na linha 19 com o fluxo principal de café despejado através da passagem 17. O café assim produzido terá as características do café fresco, ou café de filtro.

Porém, o mesmo dispositivo pode ser usado para uma condição de operação para produzir um café expresso ou, de qualquer modo, um café mais denso e forte, operando-se a uma pressão mais elevada e com uma taxa de fluxo dè água menor distribuída da bomba 13. Nesse caso, as partes do dispositivo descritas antes terão uma configuração mostrada na figura 4, em que o pó de café inserido na câmara de infusão é mais comprimido e seguindo um trajeto para cima maior da parte móvel 3 e a conseqüente redução do volume 3 A da câmara de infusão. A compactação do pó de café pode ser maior com relação à configuração na figura 3, também devido a uma possível quantidade maior de pó colocado no volume 3 A da câmara de infusão. O trajeto maior, para cima, da parte móvel, ou parte 3, também causa um conseqüente fechamento através do membro de fechamento 27 da passagem 17 com uma seção maior.

Como conseqüência disso, junto com o trajeto do líquido da bomba para a torneira que despeja o café 19A haverá uma gota na pressão, substancialmente maior do que a obtida na configuração na figura 3. Isso se deve tanto ao pó do café na câmara de infusão ter sido mais comprimido e, acima de tudo pelo fato de a passagem 17 ter sido fechada e, conseqüentemente, o café produzido na câmara de infusão precisar passar através de uma passagem mais estreita ou duto 21. Essa passagem é fechada pelo estrangulador 23, o que causa aumento na pressão, na saída da bomba, até que seja alcançada pressão suficiente no duto 21 para abrir a válvula do estrangulador 23. Essa pressão pode ser regulada ou na fábrica, ou durante a instalação, atuando no membro elástico 23 A que atua em um elemento de fechamento 23B (por exemplo, uma agulha, ou esfera). Também poderia ser possível que a pressão limite, na qual a válvula estranguladora 23 se abre, fosse ajustável pelo usuário, por exemplo, por meio de um membro de ajuste que modifica o grau de pré-carga da mola, ou outro elemento elástico 23 A.

Em qualquer caso, a bomba 13, nesse caso, irá distribuir (com a passagem 17 fechada)uma taxa de fluxo menor, a uma pressão maior do que na configuração na figura 3. Se a bomba for projetada e controlada para operar sempre na potência máxima, na prática terá um ponto de operação na mesma curva característica que o ponto de operação na configuração na figura 3.

Enquanto no caso da figura 3 a água distribuída da bomba poderia ter uma pressão de cerca de 300 KPa (3 bar), no caso na figura 4, a pressão de distribuição do café a partir da câmara de infusão pode, por exemplo, ser regulada a 700 KPa (7 bar), ou a valores ainda maiores, por exemplo, tipicamente até 1500 KPa (15 bar), por meio da calibragem adequada no estrangulador 23 e da mola de compressão 23 A. Porém, esses valores de pressão precisam ser considerados indicativos e não-limitativos e podem variar, por exemplo, de acordo com o tipo de máquina (para uso doméstico, para uso profissional, máquina para auto-atendimento ou similar). O diagrama na figura 6 mostra, de uma forma extremamente esquemática, uma curva característica C da bomba 13, os valores de pressão sendo indicados na ordenada e os valores de taxa de fluxo em volume de água sendo indicados na abscissa. Dois pontos A e B são indicados na curva característica C, correspondendo à operação da bomba no caso da passagem aberta 17 (figura 3)e no caso da passagem fechada 17 (figura 4). As taxas de fluxo nas duas condições são indicadas com Ha e HB, ao passo que as respectivas pressões são indicadas com PA e PB. Entende-se que os dois pontos de operação A e B da bomba são a conseqüência direta da diferente queda de pressão ao longo do trajeto do líquido dentro do dispositivo, o que resulta do fechamento da passagem 17 e, um pouco menos, de um grau diferente de compressão do pó de café na câmara de infusão.

Portanto, simplesmente controlando-se o movimento da parte móvel 3 da câmara de infusão e alcançando uma ou outra das duas posições mostradas nas figuras 3 e 4, qualidades substancialmente diferentes de café podem ser obtidas com a mesma unidade para despejar, sem necessidade de qualquer operação para regular a bomba. Conseqüentemente, isso pode ser projetado para operar de forma ideal (isto é, com máximo rendi-mento)em uma curva individual, característica, que será a curva usada (curva C na figura 6)em todas as condições de operação da unidade. Porém, também seria possível acrescentar um controle de bomba à configuração descrita para modificar suas condições de operação. a figura 5 mostra a etapa subseqüente à etapa de despejar o café, em que a parte móvel 3 volta para baixo, enquanto o elemento de expulsão 5 é operado para expulsar o pó de café usado do pó de infusão e posicionar a unidade de despejar para o novo ciclo de operação.

As figuras 7 a 12 mostram a aplicação prática da invenção para uma unidade para despejar do tipo atualmente utilizado em várias máquinas de café produzidas pela Saeco International Group s.p.a e descrita, por e-xemplo, em EP-A-0.154.206. Partes equivalentes das ilustradas no exemplo esquemático da modalidade das figuras anteriores são indicadas com os mesmos números de referência. Essas figuras mostram as partes 1 e 3 (fixas e móveis, respectivamente)definindo a câmara de infusão, o volume interno da qual é indicado em 3 A. O disco de extração ou expulsão do pó de café usado é indicado em 5, o qual é controlado por um mecanismo de alavanca formado por uma alavanca 6 que gira em torno de um eixo fixo e articulado em 10 a uma haste 8 restrita rigidamente ao disco 5. Um virabrequim é indicado em 28, funcionalmente equivalente ao excêntrico 28 e conectado à haste de conexão 29 ao movimento de controle da parte móvel 3 com relação à parte fixa 1. Uma estrutura de suporte fixa é indicada em 30, forman- do, vantajosamente, um corpo único, removível da máquina, mostrado, a título de exemplo, na figura 15. A configuração da parte fixa 1 com as passagens ou dutos 17 e 21 aí produzida é mostrada, em particular, na seção das figuras 10 e 13. Nesse exemplo da modalidade, o estrangulador simples 23 é substituído pela válvula 31 para regular a taxa de fluxo, do tipo indicado em detalhes na patente EP-A-1.133.944 e na patente equivalente US-A-6,382,083, o conteúdo das quais faz parte integral da descrição atual, a qual é feita referência para maiores detalhes. A estrutura e operação da válvula 31 são aqui descritas brevemente. Um corpo de válvula 33, no qual um orifício 35 é produzido, é inserido no duto, ou passagem, 21. Estendendo-se no orifício 35 encontra-se um plug em forma de agulha 37, com uma superfície 37 A que coopera com a extremidade do orifício calibrado 35 para fechá-la. O plug 37 tem uma haste 37B que se estende coaxialmente através de uma tampa 39 acoplada a um acoplamento baioneta, ou de outro modo adequado, em uma sede produzida no corpo da válvula 33. A haste 37B do plug 37 tem um disco 41, contra o qual uma mola de compressão 43 atua, mantida comprimida entre tal disco 41 e a parte interna da tampa 39. Desse modo, o plug 37 é mantido com a superfície de fechamento 37 A distante da extremidade do orifício 35. Mantida entre o disco 41 e uma superfície de suporte anular 33 A do corpo da válvula 33 encontra-se uma membrana em forma de disco 45, a extremidade do perímetro 45 A da qual é fixada entre o corpo da válvula 33 e a tampa 39. A força de compressão da mola 43 mantém a membrana contra a superfície anular 33 A. Definida entre o orifício 35 e a superfície da membrana 45 voltada para tal orifício encontra-se um volume 47 que pode ser feito para se comunicar com o duto de saída 21X em substância que forma uma continuação do duto 21, quando a membrana 45 se elevar da superfície de suporte 33 A contra a força da mola de compressão 43. o duto 21X se conecta com uma linha de saída de café 25. A válvula 31 descrita brevemente acima se comporta como uma válvula de regulagem de fluxo. De fato, quando o fluxo do café na passagem 21 estiver elevado e a tendência for exceder um valor ajustado, definido pela calibragem da mola 43, a membrana 45 (que é parcialmente elevada da sede 33 A quando há pressão adequada do café sendo despejado ao longo do duto, ou passagem 21) é ainda deformado contra a força da mola 43 causando estrangulamento e, finalmente, fechando o orifício 35 pelo plug da agulha 37. Isso reduz, ou interrompe inteiramente o fluxo do café através do duto 21 no volume 47 e, portanto, como o café presente no último é despejado em direção ao duto 21 X, a membrana volta em direção à superfície de suporte 33 A através da ação de compressão da mola 43. Conseqüentemen-te, o orifício.35 tende a se abrir novamente. Isso resulta na regulagem eficaz da taxa de fluxo. Ajustando-se a pré-carga da mola 43 isso ajusta a taxa de fluxo, tudo conforme descrito na patente acima mencionada US-A-6.382.083.

Na modalidade nas figuras 7 a 12, o membro de fechamento 27 é projetado como uma haste que desliza em uma sede 51 produzida na parte fixa 1 do dispositivo, com uma sede anular 53. A extremidade da haste (formando o membro de fechamento 27),indicado por 27 A, coopera com a parte móvel 3 da câmara de infusão, enquanto a extremidade oposta, indicada por 27B, tem uma gaxeta 55 que atua como uma vedação (quando o membro de fechamento 27 estiver na posição fechada)em uma sede 17C. Um disco 27C é integral com a haste e forma o guia da haste e o batente contra o qual uma mola helicoidal 54 reage para tencionar a haste na configuração aberta. A operação do dispositivo nas figuras 7 a 12 é como segue. Quando a câmara de infusão é fechada na configuração nas figuras 8, 9 e 10, o volume 3 A da câmara de infusão tem uma dimensão mínima. A extremidade superior 3C da parte móvel 3 empurra a haste formando o membro de fechamento 27 na posição fechada, com a gaxeta 55 pressionada contra a sede anular 17C. O duto, ou passagem 17 é, portanto, perfeitamen-te fechado. A bomba, uma vez operada, despeja água pressurizada no volume 3 A, através do comprimido, ou pó de café comprimido. A bebida, obtida por meio da extração dos sabores e substâncias do pó de café por meio da água pressurizada, passa através da passagem, ou duto, 21 e, através da válvula 31, alcança o duto 21 X e, então, o duto 25 (que conecta com o duto 17 a jusante, em direção a uma torneira, não mostrada, e idêntica à torneira 19). A válvula 31, adequadamente calibrada, regula a taxa de fluxo de água e, então, o café. O tempo em que a água quente permanece em contato com o pó de café é, então, regulado para o valor desejado de acordo com a concentração do café a ser obtido da máquina. Nessa configuração, o dispositivo despeja o café expresso. Embora o exemplo não mostre membros que possam ser utilizados pelo usuário para modificar a taxa de fluxo, esses podem ser, sem dúvida, produzidos, por exemplo, conforme descrito em US-A-6.382.083.

Quando o dispositivo é utilizado para despejar café fresco, ou feito com filtro, tem a configuração nas figuras 11 e 12. O membro de fechamento 27 está na posição aberta e o volume 3 A dentro da câmara de infusão é maior com relação à configuração nas figuras 8 a 10. O café obtido pela infusão no volume 3 A é predominantemente despejado através do duto, ou passagem 17, onde não encontra nenhuma obstrução. Nenhum fluxo, ou um fluxo irrelevante, que, de qualquer modo, é recuperado através da linha ou duto 25, passa através do duto 21. a figura 13 mostra uma variante da modalidade do membro de fechamento 27, na qual a gaxeta 27B é substituída por uma membrana 56. Uma mola, indicada por 100, tenciona o membro 27 na posição aberta. Nesse caso, a mola é externa com relação ao duto para a passagem do café. a figura 14 mostra uma variante da modalidade da válvula 31 para regular a taxa de fluxo. Com relação à modalidade anteriormente descrita, nesse caso, a jusante da membrana 45, uma válvula de agulha, ou es-trangulador 61, é provida ao longo do duto 21 X, com um botão 63 que pode ser usado para regular a posição do estrangulador 61 em uma sede 65. Isso produz uma válvula de estrangulamento para a regulagem da pressão de retorno e, conseqüentemente, a pressão de infusão. Essa regulagem pode ser feita na fábrica, durante a instalação ou durante o uso pelo usuário. Nesse caso, um ativador controlado pela unidade de controle, fazendo interface com o usuário, através de um dispositivo de controle, pode ser vantajosamente provido para atuar na haste 61.

Conforme mencionado acima, a bomba, ou bombas, que fornece água quente pressurizada para a câmara de infusão, pode ser controlada, de modo que sempre opere a uma potência máxima. Nesse caso, dependendo do modo em que a unidade de despejar (compreendendo as passagens 17, 21, o membro de fechamento 27, o estrangulador 23 e/ou a válvula de regu-lagem de fluxo 31 )é ligada, a bomba irá operar em um ou outro ponto de o-peração ao longo de sua curva característica.

Porém, também seria possível ajustar a velocidade de operação da bomba, ou bombas, por exemplo, através da unidade de controle que controla as partes restantes da máquina, tal como o movimento da parte 3 da câmara de infusão. Se a bomba usada for uma bomba de membrana, isto é, uma bomba de vibração controlada por um eletroímã, pode ser estrangulada fazendo com que opere intermitentemente. Isso pode ser obtido interrompendo-se, ciclicamente, o suprimento de energia para o ativador eletromagnético da bomba. De modo alternativo, o ciclo de operação da bomba pode ser reduzido para obter o estrangulamento atuando-se na forma de onda da voltagem de suprimento. A figura 16 mostra a forma de onda da voltagem de suprimento V. Isso é obtido cancelando-se o meio ciclo negativo da voltagem da rede usando-se um diodo. Quando a bomba opera na velocidade total, toda a forma de onda da voltagem é utilizada. Por outro lado, quando, por exemplo, a taxa de fluxo de bomba vai ser reduzida, a voltagem do suprimento é variada, conforme mostrado no diagrama da figura 17. Em cada meio ciclo positivo, o suprimento de energia é interrompido quando a voltagem alcança (no instante t1)o valor V1.

Essa regulagem pode ser particularmente útil quando o dispositivo opera com a unidade para despejar ligado, como nas figuras 11 e 12, para produzir café fresco. Nesse caso, o estrangulamento da bomba reduz a taxa de fluxo, possibilitando a produção de um café mais saboroso.

Independente da configuração do dispositivo descrito, pode ser produzido como um bloco removível da máquina de café sem o uso de fer- ramentas particulares, para facilitar, desse modo, quaisquer operações de manutenção, reparo, limpeza e algo similar.

Entende-se que o desenho mostra, meramente, uma modalidade prática, não-limitativa, da invenção, que pode variar em forma e disposição, sem, portanto, se desviar do escopo da invenção, conforme definido nas reivindicações em anexo.

REIVINDICAÇÕES

Claims (26)

1, Dispositivo para produzir café, compreendendo uma câmara de infusão definida por pelo menos duas partes (1,3) móveis uma em relação à outra para fechar e abrir a câmera de infusão; um duto (7, 9) para suprir água quente pressurizada para tal câmara de infusão; pelo menos uma bomba (13) para suprir água quente pressurizada para tal câmara de infusão; uma unidade para despejar (16), para despejar café da câmara de infusão, em que: tal unidade para despejar (16) tem pelo menos uma primeira configuração e uma segunda configuração, de acordo com o tipo de café a ser despejado; as duas partes (1,3) que definem a câmara de infusão têm pelo menos uma primeira posição de movimento alternado para definir um volume de infusão maior e uma segunda posição de movimento alternado para definir um volume de infusão menor; as duas partes (1, 3) que definem a câmara de infusão são funcionalmente conectadas a tal unidade para despejar (16), de modo que a unidade para despejar (16) é trocada uma com a outra de tal pelo menos duas configurações de acordo com uma posição de movimento alternado assumida por tais partes (1, 3) que definem a câmara de infusão, em que tal unidade para despejar (16) inclui uma primeira passagem (17) com uma seção transversal maior, para despejar café em uma primeira pressão, e uma segunda passagem (21), com uma seção transversal menor, para despejar café em uma segunda pressão, tal segunda pressão sendo maior do que tal primeira pressão; um membro de fechamento (27) é associado a tal primeira passagem (17); e tal membro de fechamento (27) é disposto e controlado para assumir a posição fechada de tal primeira passagem (17) quando tais duas partes (1, 3} que definem a câmara de infusão são assumidas para a segunda posição alternada; caracterizado por tal membro de fechamento (27) ser controlado direta mente por uma de tais partes (1, 3) que definem a câmara de infusão.

2, Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma (1) da dita primeira e segunda parte (1,3) definindo uma câmara de infusão ser fixada e a dita unidade para despejar (16) café é produzida em uma peça, em que a dita primeira passagem (17) com uma seção transversal maior é provida com uma entrada (17A) voltada para o volume interno (3A) da câmara de infusão e uma saída (17B) que se conecta a uma linha para despejar bebida (19) terminando em um uma torneira (19A) da qual o café é despejado, a dita segunda passagem (21) possuindo uma entrada (21 A), voltada para o volume interno (3A) da câmara de infusão e provida, na extremidade oposta, com relação a uma entrada (21A), com uma válvula de estrangulamento (23), a jusante da válvula de estrangulamento (23), a saída da segunda passagem (21) é conectada à linha para despejar café (19) por meio de uma linha (25).

3. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por pelo menos uma de tais duas partes (1, 3) que definem a câmara de infusão ser disposta e projetada para atuar, mecanicamente, em tal unidade para despejar (16), para causar a troca, de acordo com a posição alternada de tais duas partes (1, 3) que definem a câmara de infusão.

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por pelo menos uma (1) de tais duas partes (1, 3) que definem a câmara de infusão ser fixada com relação a uma estrutura de suporte e a outra (3) de tais duas partes (1,3) ser móvel, tal parte móvel sendo disposta e projetada para atuar, mecanicamente, na unidade para despejar (16), e para causar a troca, de acordo com a posição com relação à parte fixa (1).

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por tal unidade para despejar (16) ser integral com a primeira (1) de tais duas partes (1, 3) que definem a câmara de infusão.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por tal unidade para despejar (16) ser integral com uma primeira parte fixa (1), a segunda parte (3) definindo tal câmara de infusão que está sendo movida.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por tal unidade para despejar (16) ser integral com uma primeira (1) de tais duas partes que definem a câmara de infusão e uma segunda (3) de tais duas partes tem uma extremidade (3C) que atua em tal membro de fechamento (27).

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela válvula de pressão de retorno (23) ser associada a tal segunda passagem (21).

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por tal válvula de pressão de retorno (23) ser ajustável, com ajuste manual ou elétrico.

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela válvula de regulagem de fluxo (31) ser associada a pelo menos tal segunda passagem (21) da unidade para despejar (16).

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelos membros para ajustar a taxa de fluxo através de tal segunda passagem (21) serem associados a tal válvula de regulagem de fluxo.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por tal ajuste ser realizado regulando-se a pré-carga de uma mola (43) associada a um plug (37) de tal segunda passagem (21) e/ou regulando-se a seção transversal útil de fluxo de tal segunda passagem (21).

13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado portal membro de fechamento (27) incluir uma haste estressada elasticamente em uma posição aberta, com uma extremidade (27A) cooperando com uma (3) de tais pelo menos duas partes (1, 3) que definem a câmara de infusão.

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por tal haste compreender uma segunda extremidade (27C) para fechar tal primeira passagem (17).

15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizado por tal haste cooperar com uma membrana (56) de vedação elástica, para fechar tal primeira passagem (17).

16. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por tal pelo menos uma bomba (13) ser uma bomba de vibração.

17. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por tal pelo menos uma bomba (13) ser controlada para sempre suprir pressão máxima, em qualquer posição aberta ou fechada de tal primeira (17) e segunda passagem (21) do dispositivo para despejar.

18. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por tal pelo menos uma bomba (13) ser projetada e controlada para operar sempre com a mesma curva característica, independente das condições em que tal unidade para despejar (16) é trocada.

19. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por tal pelo menos uma bomba (13) ser controlada para operar em diferentes condições de operação, de acordo com as características do café desejado.

20. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por compreender meios para estrangular tal bomba (13), de acordo com as características do café desejado.

21. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 19,20 ou 21, caracterizado por tal pelo menos uma bomba (13) ser controlada com um ciclo de operação variável.

22. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 21, caracterizado por tal pelo menos uma bomba (13) ser controlada de modo que, quando tal unidade para despejar (16) é trocada para produzir café a uma pressão menor, tal pelo menos uma bomba (13) é regulada para distribuir uma taxa de fluxo maior ou menor e/ou uma pressão de acordo com as características do café desejado.

23. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender pelo menos duas bombas (13).

24. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por tais bombas terem características diferentes umas das outras.

25. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 ou 24, caracterizado por tais duas bombas serem controladas para serem ativadas alternativamente ou em combinação, de acordo com a condição em que tal unidade para despejar (16) é trocada.

26. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por tal câmara de infusão ter uma configuração para receber sachês individuais de diferentes dimensões, a dimensão de tais sachês determinando a posição de fechamento (27) de tais duas partes (1, 3) que definem a câmara de infusão.