CH677069A5 - Infusion type automatic expresso coffee machine - Google Patents

Description

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CH 677 069 A5

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Descrizione

L'invenzione concerne una macchina per la preparazione di infuso di caffè secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Lo scopo delia presente invenzione è di fornire una macchina per la preparazione di infuso di caffè del tipo «espresso» che esegua in una maniera per quanto possibile automatizzata ii cicto di preparazione della bevanda, dalia fase di riempimento con caffè macinato fino allo scarico dei fondi dopo l'erogazione delia bevanda,

In vista di tale scopo si è pensato di realizzare, secondo il trovato, una macchina per la preparazione di infuso di caffè, in cui una dose di polvere di caffè è introdotta fra un elemento erogatore di acqua calda in arrivo da un elemento riscaldatore, ed un elemento a filtro che riceve l'infuso, tali elementi essendo mobili a pistone all'interno di una camera cilindrica di infusione e l'elemento erogatore essendo estraibile da essa, caratterizzata dal fatto di comprendere una camera disposta con asse sostanzialmente verticale, primi mezzi motori per muovere l'elemento a filtro fra una posizione abbassata entro la camera e una posizione con superficie sostanzialmente allineata con l'apertura superiore della camera, secondi mezzi motori per muovere l'elemento erogatore fra una posizione sollevata al di sopra della camera e una posizione abbassata affrontata all'elemento a filtro presente nella camera per determinare durante l'infusione il volume contenente la polvere di caffè compressa, mezzi per erogare polvere di caffè entro la camera al di sopra dell'elemento a filtro in posizione abbassata attraverso la bocca superiore della camera aperta dal sollevamento dell'elemento erogatore, un organo mobile trasversalmente alla camera in corrispondenza della sua apertura superiore su un piano adiacente alla superficie dell'elemento a filtro in posizione sollevata. Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi del presente trovato ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una possibile realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni:

- fig. 1 rappresenta una vista schematica in alzata frontale di una macchina secondo il trovato per la della bevanda di caffè;

- fig. 2 rappresenta una vista schematica in alzata laterale parzialmente sezionata della macchina di figurai;

—fig. dalla 3 alla 6 rappresentano disegni schematici dei cinematismi della macchina di figura 1 in una sequenza di posizioni operative;

- fig. 7 rappresenta schematicamente una parte della macchina di figura 1.

Con riferimento alle figure, una macchina per la preparazione di bevanda di caffè, indicata nelle figure genericamente con 10, comprende secondo il trovato, come bene si vede in figura 1, un dispositivo 11 di erogazione di caffè macinato in una camera di contenimento 12 mediante una bocca di scarico 13. Tale dispositivo di erogazione 11 può, vantaggiosamente, essere realizzato sotto forma di macinacaffè caricato con caffè in chicchi.

Internamente alla camera 12 è posto un elemento di filtro 14, scorrevole fra una posizione inferiore prossima al fondo della camera e una posizione superiore prossima alla estremità aperta di essa.

La camera 12 ha un beccuccio di uscita 15 posto in comunicazione con l'interno di essa nella Intercapedine creata fra filtro 14 e fondo della camera stessa.

Superiormente alla camera è presente un elemento a pistone 16 erogatore di acqua (realizzato a «doccia» mediante opportuni condotti interni) mobile fra una posizione sollevata come in figura 1 ed una posizione abbassata di inserimento e chiusura della camera. Per assicurare la tenuta idraulica fra copppa 12 e pistone 16, quest'ultimo ha circonferen-zialmente un anello di guarnizione O-ring 17.

Il filtro 14 ha uno stelo di supporto 18 che attraversa a tenuta il fondo della camera 12 e che è fissato ad un supporto 19 scorrevole, come si vede in figura 2, lungo una guida verticale 20.

Il pistone 16 ha uno stelo 21 che è connesso scorrevolmente, con interposizione di una molla premente 23, ad un supporto 22 a sua volta scorrévole lungo la guida 20.

I supporti scorrevoli 19 e 22 sono connessi per il movimento ad un cinematismo composto, rispettivamente, da una prima biella 24 connessa ad un ingranaggio dentato 25 e da una seconda biella 26 connessa ad un ingranaggio semidentato 27 calettato sull'albero di uscita di un motoriduttore 28.

Come è mostrato schematicamente nelle figure 3-6, l'ingranaggio 27 è munito di denti solo per metà della sua circonferenza e nella sua rotazione innesta quindi i denti dell'ingranaggio 25 solo per metà di essa.

II rapporto fra i due ingranaggi è 1:2 e l'ingranaggio 27 ha un numero di denti sostanzialmente uguale al numero di denti dell'ingranaggio minore 25.

Come bene si vede in figura 1, il pistone 16 è connesso, per l'emissione diffusa di acqua dalla sua parte inferiore, tramite un condotto flessibile 29 connesso alla sua altra estremità ad un circuito di riscaldamento ed erogazione di acqua 34, non mostrato nei dettagli potendo essere di qualsiasi tipo di tecnica nota e perciò facilmente immaginabile dal tecnico esperto nell'arte. Tipicamente esso può comprendere una pompa ed uno scambiatore di calore disposto sulla mandata, ovvero una caldaia da cui è prelevata l'acqua da parte della pompa.

Superiormente ed in prossimità del bordo aperto della camera 12 è posto un elemento rasatore a dito 30 sporgente da una piastra a camma 31 supportata a perno in 32 e azionata, come sarà chiaro in seguito, dal supporto 22 durante il suo moviijiento verticale.

Lateralmente alla camera 12 è posto uno scivolo di convogliamento 33 verso un contenitore di raccolta (non mostrato) per i fondi di caffè.

Il funzionamento della macchina è regolato da un dispositivo di controllo 35 (ad esempio, elettronico o elettromeccanico) connesso per l'azionamento all'erogatore di polvere di caffè mediante una linea di controllo 36, al dispositivo di erogazione di acqua 34 mediante una linea 37 e al motoriduttore 28 me5

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diante una linea di controllo 38. Tale dispositivo 35 non sarà ulteriormente descritto nè mostrato essendo di tecnica nota e perciò facilmente immaginabile dal tecnico, specialmente alla luce di quanto sarà descritto in seguito.

Vantaggiosamente, il dispositivo di riscaldamento ed erogazione 34 comprende, come mostrato in figura 7, un circuito idraulico con riscaldatore, secondo tecnica nota, a serpentina e resistenza elettrica, indicato genericamente con 39. Tale riscaldatore 39 è alimentato da una pompa 40, azionata da un segnale 44 inviato dal controllore 35, con un condotto di aspirazione 41 pescante nei serbatoio di prelievo dell'acqua della macchina (non mostrato). Fra pompa ë riscaldatore è posta una diramazione a «T» 51 con un gruppo valvola 42 per lo svuotamento della serpentina, attraverso un condotto 43 immettente, ad esempio, nuovamente nel serbatoio di prelievo dell'acqua, fra una erogazione e la successiva dal pistone 16, così da evitare depositi di calcare nei condotti.

Vantaggiosamente, per evitare che il riflusso di acqua lungo il condotto 29 possa trascinare polvere di caffè nella serpentina e da qui al condotto 43 e alla pompa 40, con possibilità di inquinare la scorta d'acqua pulita nella macchina, fra condotto 29 e riscaldatore è posta una diramazione a «T» 52 con mezzi di filtro verso il riscaldatore 39 e con un secondo gruppo valvola 45 per immettere in un serbatoio di raccolta apposito (non mostrato) tramite un condotto 46, t'acqua probabilmente sporca rifluente dal condotto 29.

I gruppi valvola sono azionati elettricamente da segnale 37 proveniente dal controllore 35.

La pompa può comprendere un mezzo sensore volumetrico, di tecnica nota, per la misura ed il controllo della quantità di acqua inviata allo stantuffo 16, ed inoltre per inibire il funzionamento della macchina quando il flusso è praticamente nullo, cioè quando la riserva d'acqua della macchina è esaurita.

Per ottenere, specialmente al primo azionamento della macchina dopo la sua accensione, una bevanda ben calda, la coppa 12 può comprendere su una sua parete o annegata in essa, un elemento riscaldante 47 (ad esempio una resistenza elettrica) scaldante per conduzione l'intera coppa, realizzata in materiale, ad esempio metallo, di buona conducibilità termica.

Per aiutare il mantenimento di una certa temperatura della coppa è anche possibile connetterla termicamente al riscaldatore 39 (ad esempio, relizzanda tale riscaldatore con una parete non coibentata a contatto diretto con una parte esterna della coppa.

Infine, il macinacaffè può comprendere dispositivi di rilevazione e conteggio a sensore 48 di giri compiuti da un organo rotante 50 cinematicamente connesso a macine 49, e disattivanti il macinacaffè, e quindi l'erogazione dalla bocca 13, al raggiungimento di un numero di giri prefissato, che corrisponde alla quantità di caffè macinato necessaria alla macchina per una operazione di infusione.

Naturalmente, il trovato comprende, oltre a quanto mostrato e descritto, quant'altro di tecnica nota (e perciò non mostrato essendo facilmente immaginabile dal tecnico) necessario per la produzione di bevanda di caffè secondo i principi delle macchine di tipo «espresso».

Il funzionamento delia macchina sopra descritta sarà di seguito spiegato con riferimento in particolare alla sequenza di figure 3-6 dove è mostrata una successione di fasi operative della macchina con una rappresentazione schematica di principio della catena cinematica di essa. Essendo tali figure rappresentazioni di principio, la orientazione delle parti è variata rispetto a quanto mostrato nelle figure 1 e 2 per facilitarne la visione e la comprensione del funzionamento.

In posizione di riposo la macchina sì trova, come schematicamente mostrato in figura 3, con il filtro nella sua posizione estrema inferiore e il pistone a doccia nella sua posizione estrema superiore, mentre l'ingranaggio semidentato 27 ha la parte dentata disposta subito dopo il punto dì contatto con la dentatura dell'ingranaggio 25.

All'azionamento del dispositivo di controllo per la preparazione di una dose di bevanda di caffè, li dispositivo erogatore di caffè macinato riversa attraverso la bocchetta 13 nella camera 12 una quantità di polvere di caffè prestabilita per l'ottenimento della quantità di bevanda voluta. Nel caso il dispositivo 11 sia un dispositivo macinacaffè ciò corrisponde ad un suo tempo di azionamento proporzionale alla quantità di macinato necessario o, vantaggiosamente per la esattezza della quantità, se presenti i mezzi di rilevazioe e conteggio di cui sopra, all'azionamento per un numero di giri prefissato.

Dopo di ciò il motoriduttore 28 è avviato e, come mostrato in figura 4, l'ingranaggio 27 inizia a ruotare abbassando il pistone superiore 16 che, nella sua corsa, scorre con il supporto 22 sulla camma 31 spostando il rasatore 30 sull'imboccatura della camera 12. Durante tale fase la parziale dentatura dell'ingranaggio superiore 27 non interferisce con la dentatura dell'ingranaggio inferiore 25 e quindi il filtro 14 permane nella sua posizione inferiore.

Come mostrato in figura 5, al compimento di un mezzo giro da parte dell'ingranaggio 27 il pistone 16 si trova inserito a tenuta all'interno della camera 12 comprimendo la polvere di caffè in essa. La pressione dei pistone sulla polvere di caffè dipende dalla molla di compensazione 23 che inoltre permette di assorbire eventuali differenze di volume da parte della polvere stessa essendo lo stelo del pistone scorrevole nel supporto 22 contro l'azione della molla 23 quando la sua superficie inferiore incontra, durante il suo movimento verso il basso, il contenuto della camera.

Una volta compresso il caffè, il motoriduttore sì arresta e viene inviata all'interno della camera, secondo tecnica nota, avviando la pompa 40, acqua calda attraverso il condotto 29 ed il pistone a doccia, così da ottenere l'infusione del caffè e Ja corrispondente emissione della bevanda dal beccuccio 15, attraverso il filtro 14.

Ultimata l'erogazione, i! motoriduttore viene riavviato e, giungendo la parte dentata dell'ingranaggio 27 in corrispondenza dell'ingranaggio 25, entrambi gli ingranaggi iniziano a ruotare accoppiati, così che sia il filtro 14 sia il pistone 16 iniziano a sollevarsi.

Come mostrato in figura 6, dopo un quarto di giro

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dell'ingranaggio 27, l'ingranaggio 25 ha compiuto mezzo giro e il filtro 14 ha raggiunto la sua corsa estrema superiore in prossimità del bordo aperto della camera espellendo all'esterno di quest'ultima i fondi dì caffè. Contemporaneamente, la risalita del pistone 16 fa si che, agendo il supporto 22 sulla camma 31, ii rasatore si risposti lungo l'orlo della camera per riportarsi nella sua posizione iniziale all'estrema destra spìngendo i fondi sullo scivolo di evacuazione 33.

Dopo un ulteriore quarto di giro dell'ingranaggio 27, e quindi mezzo giro dell'ingranaggio 25, la macchina è ritornata alla situazione di partenza di figura 3 e il motoriduttore viene arrestato.

L'attivazione, da parte del controllore, dei mezzi di scarico 42 e 45 scarica il residuo di acqua presente nel riscaldatore dal condotto 43 e quello nel pistone 16 e net condotto 29 dal condotto 46.

La macchina è cosi pronta per un altro ciclo di preparazione ed erogazione della bevanda di caffè. Una macchina secondo il trovato permette quindi l'esecuzione automatica delle operazioni necessarie alla preparazione della bevanda di caffè.

Naturalmente, la forma realizzativa sopra descritta è riportata a titolo esemplificativo e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato.

Ad esempio, il fondo della camera 12 può essere mobile insieme al filtro 14 e quindi scorrevole a tenuta lungo la parete periferica della camera stessa. Possono inoltre variare le configurazioni del cine-matismo a camma, o equivalente comando dell'organo di spezzamento 30.

inoltre, i gruppi valvola 42 e 45 possono essere di tipo azionato meccanicamente e comandati, ad esempio, dal movimento di salita del pistone 16, come facilmente immaginabile dal tecnico.

Naturalmente, le dimensionalità dei cinematismi e delle altre parti della macchina come mostrati nei disegni sono puramente indicative delle caratteristiche costruttive del trovato, essendo sufficienti le descrizioni date per fornire ai tecnico esperto i fondamenti per la fisica progettazione dimensionale della macchina.

Claims (14)

Rivendicazioni

1. Macchina per la preparazione dì infuso di caffè, in cui una dose di polvere di caffè è introdotta fra un elemento erogatore (16) di acqua calda in arrivo da un elemento riscaldatore (34), ed un elemento a filtro (14) che riceve l'infuso, tali elementi essendo mobili a pistone all'interno di una camera cilindrica (12) di infusione e l'elemento erogatore (16) essendo estraibile da essa, caratterizzata dal fatto di comprendere una camera (12) disposta con asse sostanzialmente verticale, primi mezzi motori (25, 24, 19) per muovere l'elemento a filtro (14) fra una posizione abbassata entro la camera (12) e una posizione con superficie sostanzialmente allineata con l'apertura superiore della camera (12), secondi mezzi motori (27, 26, 22) per muovere l'elemento erogatore (16) fra una posizione sollevata al di sopra della camera (12) e una posozione abbassata affrontata all'elemento a filtro (14) presente nella camera (12)

per determinare durante l'infusione il volume contenente la polvere di caffè compressa, mezzi (13) per erogare polvere di caffè entro la camera (12) al dì sopra dell'elemento a filtro (14) in posizione abbassata attraverso la bocca superiore della camera (12) aperta dal sollevamento dell'elemento erogatore (16), un organo mobile (30) trasversalmente alla camera (12) in corrispondenza della sua apertura superiore su un piano adiacente alla superflci dell'elemento a filtro (14) in posizione sollevata.

2. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'elemento erogatore (16) è connesso ad un primo supporto (22) scorrevole lungo una guida verticale (30) e Î primi mezzi motori (25, 24,19) comprendono una prima biella (26) connessa fra il primo supporto (22) ed un primo ingranaggio dentato (27) messo in rotazione da un motoriduttore (28), e l'elemento a filtro (14) è connesso, tramite uno stelo (18) passante a tenuta il fondo della camera (12), ad un secondo supporto (19) scorrevole lungo una guida verticale (20) e i secondi mezzi motori (27, 26, 22) comprendono una seconda biella (24) connessa fra il secondo supporto (19) ed un secondo ingranaggio dentato (25) di diamento metà del primo; il primo ingranaggio dentato (27) essendo dentato solo per metà della sua circonferenza nel senso di innestare la dentatura del secondo ingranaggio (25) solo per metà della propria rotazione corrispondente alla corsa di salita dell'elemento erogatore (16) e provocando In sequenza la salita e la discesa dell'elemento a filtro (14).

3. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che mezzi di spazzamento (30) sono azionati in una corsa di andata durante la discesa dell'elemento superiore (16) e in una corsa di ritorno sostanzialmento quando il filtro (14) si trova prossimo alla sua posizione superiore.

4. Macchina secondo rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che l'organo mobile (30) è azionato da una camma (31 ) ad esso solidale e mossa dal movimento del supporto (22) dell'elemento erogatore superiore (16).

5. Macchina secondo rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che l'elemento erogatore (16) è connesso al primo supporto (22) in maniera mobile verso l'alto contro l'azione di una molla (23).

6. Macchina secondo rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che a lato della camera (12) è posto uno scivolo (33) di convogliamelo dei fondi di caffè sollevati dalla camera (12) con il movimento verso l'alto del filtro (14) e su esso avviati dèi movimento di ritorno dell'organo mobile (30).

7. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di erogazione (13) della polvere dì caffè compredono un dispositivo di macinazione (49) di caffè in chicchi.

8. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'organo mobile (30) comprende un elemento a dito disposto rasante e parallelo al piano dell'imboccatura della camera d'infusione (12).

9. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi dosatori della quantità di acqua e di caffé macinato.

10. Macchina secondo rivendicazione 7 e 9, caratterizzata dal fatto che i mezzi dosatori di acqua

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comprendono un sensore volmetrico ed i mezzi dosatori dì caffè comprendono un misuratore dei giri (40) di organi rotativi nel dispositivo di macinazione connessi alle macine proporzionali alla quantità di caffè da esso erogato, nei senso di arrestare il dis- 5 positivo di macinazione al raggiungimento di un numero di giri prefissato.

11. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dai fatto che l'elemento riscaldatore d'acqua

(39) comprende una serpentina riscaldata elettrica- 10 mente connessa fra una pompa (40) di invio d'acqua da un serbatoio e l'elemento erogatore (16) di acqua,

12. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che alla uscita della serpentina è posto un primo giunto (52) a «T» con una prima vai- 15 vola (45) di scarico dell'acqua stagnante a valle della serpentina e al cui ingresso è posto un secondo elemento a «T» (51 ) con una seconda valvola di scarico (42) dell'acqua stagnante nella serpentina; la prima e seconda valvola essendo azionata automati- 20 camente al termine dell'infusione.

13. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la camera cilindrica di infusione (12) comprende una resistenza elettrica dì riscaldamento di essa. 25

14. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la camera cilindrica di infusione (12) è a contatto con l'esterno dell'elemento riscaldatore di acqua, nel senso di essere da esso riscaldata per conduzione. 30

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