La presente invenzione riguarda un dispositivo miscelatore di materia prima in polvere di acqua calda del tipo usato nei distributori automatici di bevande calde.
Nel contesto del presente brevetto l'espressione materia prima in polvere va intesa nel significato più largo e quindi comprende non soltanto l'ingrediente principale di una bevanda, come il cacao in polvere per la preparazione della cioccolata ma anche un ingrediente per cosi dire ausiliario, come il latte condensato in polvere per la preparazione del cappuccino.
Un dispositivo del genere comprende una camera di omogeneizzazione aperta superiormente per ricevere gli ingredienti e inferiormente per lasciare defluire la bevanda verso il punto di erogazione. All'interno della detta camera è alloggiata almeno una girante, azionata da un motore elettrico ad alta velocità mediante un albero che attraversa una parete della stessa camera al fine di produrre una completa ed intima omogeneizzazione della materia prima in polvere e dell'acqua calda.
Immediatamente a monte della camera di omogeneizzazione il dispositivo miscelatore comprende un vano miscelatore, avente una forma a imbuto, nel quale la materia prima in polvere viene alimentata per caduta libera, ossia in una direzione verticale, da un sovrastante contenitore con mezzi di dosaggio mentre l'acqua calda, prodotta in una adiacente caldaia, viene alimentata al detto vano miscelatore in una direzione tangenziale alto stesso ossia in una direzione sostanzialmente perpendicolare a quella della caduta libera della materia prima in polvere.
Durante la caduta della materia prima in polvere dal contenitore la sua frazione volatile ed impalpabile si solleva insieme al vapore acqueo emesso dall'acqua calda e finisce per depositarsi in qualche punto freddo al'interno del distributore automatico.
Per garantire una completa omogeneizzazione degli ingredienti constituiti dalla materia prima in polvere e dall'acqua calda, e quindi una elevata qualità della bevanda, e per funzionare a lungo senza guasti, il dispositivo miscelatore dovrebbe essere costruito in modo da non essere soggetto a perdite di liquido. Il dispositivo dovrebbe inoltre essere costruito in modo che siano limitati al massimo gli insudiciamenti da parte della già menzionata frazione più volatile della materia prima anche se, evidentemente, il vapore emesso dall'acqua calda deve essere evacuato liberamente dal vano miscelatore.
I dispositivi miscelatori attualmente in uso non sono del tutto soddisfacenti dal punto di vista della affidabilità in esercizio e sono inoltre costruiti in un modo non ottimale, sia dal punto di vista strettamente tecnico che dal punto di vista dei costi.
Scopo principale della invenzione è presentare un dispositivo miscelatore perfezionato per distributori automatici che, oltre a garantire una buona qualità delle bevande calde possa essere sottoposto facilmente alla ordinaria manutenzione anche da parte di personale privo di una specifica competenza tecnica.
Questo e altri scopi sono raggiunti da un dispositivo miscelatore avente le caratteristiche delle successive rivendicazioni.
Per consentire una migliore comprensione delle caratteristiche e dei vantaggi della presente invenzione, ne viene qui sotto descritta una preferita forma di esecuzione, facendo riferimento agli allegati disegni nei quali:
la fig. 1 è una vista di assieme semplificata di un dispositivo miscelatore sezionato secondo un piano verticale;
la fig. 2 è una vista ingrandita dei particolari racchiusi nel riquadro in feriore della fig. 1
la fig. 3 è una sezione longitudinale ulteriormente ingrandita della sola boccola di tenuta, prima di essere montata sull'albero della girante.
La fig. 1 mostra, con la sola omissione di alcuni particolari privi di attinenza con la presente invenzione, un dispositivo miscelatore secondo l'invenzione, designato globalmente col riferimento numerico 1, e il sovrastante contenitore 2 di una materia prima in polvere (ad esempio cacao), che comprende una vite dosatrice (non mostrata) e una bocchetta 3. La bocchetta 3, tranne che dalla parte della sua uscita, è circondata da secondi mezzi con una calotta protettiva 4, che è a sua volta unita al contenitore.
2. La funzione della calotta protettiva 4 è quella di ricircolare la frazione volatile ed impalpabile della materia prima in polvere all'interno del dispositivo miscelatore 1, come è meglio spiegato più sotto.
Il dispositivo miscelatore 1 comprende mezzi di alimentazione con un alimentatore 5 in forma di unimbuto aperto inferiormente in 6 e superiormente in 7. Il bordo dell'apertura superiore 7 si estende lateralmente per formare primi mezzi con una piastra 8 che costituisce il coperchio scorrevole di un cassetto 9, che presenta alcuni setti 17 e una apertura di aspirazione 18, collegata alla aspirazione di un ventilatore di espulsione (non mostrato).
Il cassetto 9 è fabbricato in un unico pezzo con una camicia toroidale 10 che, pur restando circonferenzialrnente distanziato dall'alimentatore 5, ne so-stiene il bordo dell'apertura superiore 7. La camicia 10 termina inferiormente con un bordo circonferenziale 11, rivolto radialmente verso l'asse y dell'alimentatore 5, che poggia inferiormente sul bordo circonferenziale di un vano 12 avente una parte superiore 13 con la stessa forma e sezione della camicia toroidale 10 e una parte inferiore 14 a forma di imbuto la cui apertura finale inferiore è contrassegnata dal riferimento numerico 15.
L'alimentatore 5 viene quindi a trovarsi, immediatamente al disotto della bocchetta 3; mentre la materia prima in polvere cade liberamente dal contenitore 2 attraverso la bocchetta 3, e viene quindi alimentata al vano 12 in direzione verticale, passando attraverso le aperture 6 e 7 dell'alimentatore 5, l'acqua calda (che costituisce il secondo ingrediente della bevanda), prodotta in una adiacente caldaia (non mostrata), viene alimentata allo stesso vano 12 attraverso un tubo di iniezione 16 appartemente ai mezzi di alimentazione. La parte finale del tubo 16 è vantaggiosamente diretta in una direzione tangenziale rispetto alle pareti del vano 12 ossia sostanzialmente perpendicolare alla direzione verticale di caduta della materia prima - vedere fig. 1.
A parte il fatto, in sè noto, che l'acqua calda iniettata attraverso il tubo 16 trascina con sè la materia prima in polvere verso il basso del vano 12, una importante caratteristica della, presente invenzione consiste nel fatto che il vapore emesso dall'acqua calda intercetta la frazione volatile ed impalpabile della materia prima in polvere. Essa viene infatti sollevata verso l'alto, grazie anche alla leggera aspirazione che ha luogo attraverso l'apertura 18 del coperchio 8, e, grazie al percorso a meandri imposto dai setti divisori 17, favorita a depositarsi all'interno del cassetto 9.
A sua volta, la calotta protettiva 4, per la sua disposizione, ferma tutto quanto (frazione volatile della materia prima in polvere e/o vapore) che, comunque, si solleva dal dispositivo e, secondo un'altra importante caratteristica della presente invenzione, lo ricircola all'interno del vano miscelatore 12.
Come è meglio visibile infig. 2, al disotto del vano 12, e in comunicazione con esso a partire dalla sopra menzionata sua apertura finale 15, si estende una camera di omogeneizzazione 20, avente una forma a gomito, che termina verso il basso con una apertura di uscita 21 per il deflusso della bevanda calda verso il punto di erogazione. L'apertura finale 15 del vano 12 corrisponde a l'apertura di entrata 15 della camera di omogeneizzazione 20. Una parete 22 della camera di omogeneizzazione 20 è montata con la interposizione di una guarnizione di tenuta 23 in modo da essere separabile dalle altre pareti. La parete separabile 22 è inoltre fissata, mediante tradizionali mezzi di unione (non mostrati), a una struttura stazionaria 24.
Attraverso una idonea apertura (non mostrata) la detta parete separabile 22 della camera di omogeneizzazione 20 guida l'albero 26 di una girante 27, appartenente a mezzi motorizzati di omogeneizzazione, azionata da un motore asincrono monofase 28, che è sostenuto mediante viti di fissaggio 29 alla stessa struttura stazionaria 24 del distributore automatico. Come è ben noto, la funzione della girante 27 è quella di omogeneizzare i due ingredienti, dopo la miscelazione che già ha avuto luogo nel vano 12, al fine di produrre una bevanda calda qualitativamente buona. Il riferimento numerico 25 indica un disco, montato con gioco sullo stesso albero 26 all'esterno della camera di omogeneizzazione 20, che serve da fermo della girante 27.
Secondo una caratteristica della presente invenzione, la tenuta idraulica dell'albero 26, in corrispondenza del foro previsto nella parete separabile 22 della camera di omogeneizzazione 20, è assicurata da mezzi di tenuta con una boccola 30 che è fabbricata con un materiale sintetico a memoria elastica, per esempio PTFE HS.
Come è mostrato nelle fig. 2 e 3, la boccola 30 è costituita da un unico pezzo che comprende: uno spallamelo 31; una sede 32 per un O-ring 33; un sottilissimo labbro circonferenziale 34 che si estende dalla faccia esterna dello spallamento 31 ed ha, prima del montaggio, un diametro minore del diametro interno della boccola 30.
Data la memoria elastica che caratterizza il materiale con cui è fabbricata, quando la boccola 30 viene infilata sull'albero 26 spingendola nella direzione della freccia F di fig. 3, il labbro 34 si conforma perfettamente alla sezione trasversale dell'albero 26 e, conseguentemente, realizza, insieme all'O-ring 33, una perfetta tenuta idraulica, che perdura nel tempo.
I vantaggi della presente invenzione possono essere così riassunti:
- La frazione volatile ed impalpabile della materia prima in polvere e il vapore prodotto dall'acqua calda non vanno a depositarsi in vari punti del distributore automatico (ciò che obbligherebbe a costose operazioni di periodica manutenzione, come nei distributori attualmente in uso). In particolare la detta frazione volatile viene trattenuta nel cassetto 9 e/o ricircolata all'interno del vano 12 da parte della calotta protettiva 4, che si estende praticamente al disopra dello stesso alimentatore 5, oltre che intorno alla bocchetta 3.
- L'intero casette 9 è estraibile e, dopo che è stato sollevato il coperchio 8, può essere facilmente pulito e sanificato, anche da parte di personale non particolarmente qualificato.
- La affidabilità in esercizio del dispositivo miscelatore è decisamente buona, in particolare per quanto riguarda la tenuta idraulica intorno all'albero 26 della girante 27, grazie al materiale a memoria elastica con cui è fabbricata la boccola 30.
- L'intero dispositivo miscelatore è realizzato con un numero ridotto di componenti, ciò che ne migliora la fabbricazione, sia dal punto di vista tecnico che economico.
Anche se la descrizione fornita qui sopra si riferisce alla preferita forma di esecuzione dell'invenzione, che prevede l'impiego generalizzato di materiali plastici compatibili con gli alimenti per la fabbricazione di quasi tutte le parti costitutive del dispositivo miscelatore, resta fin d'ora inteso che l'invenzione potrà essere realizzata anche in forme diverse nell'ambito contenuto nelle rivendicazioni allegate.
The present invention relates to a device for mixing raw materials in powder form of hot water of the type used in vending machines for hot drinks.
In the context of the present patent, the expression powdered raw material must be understood in the broadest sense and therefore includes not only the main ingredient of a drink, such as cocoa powder for the preparation of chocolate but also an so-called auxiliary ingredient, such as condensed milk powder for the preparation of cappuccino.
Such a device comprises a homogenization chamber open at the top to receive the ingredients and at the bottom to allow the drink to flow towards the dispensing point. Inside said chamber is housed at least one impeller, driven by a high speed electric motor by means of a shaft which crosses a wall of the same chamber in order to produce a complete and intimate homogenization of the raw material in powder form and of hot water.
Immediately upstream of the homogenization chamber, the mixing device comprises a mixing compartment, having a funnel shape, in which the powdered raw material is fed by free fall, i.e. in a vertical direction, from an overlying container with metering means while the the hot water produced in an adjacent boiler is fed to said mixer compartment in a high tangential direction, that is in a direction substantially perpendicular to that of the free fall of the raw material in powder form.
During the fall of the powdered raw material from the container, its volatile and impalpable fraction rises together with the water vapor emitted by the hot water and ends up settling in some cold point inside the vending machine.
To ensure a complete homogenization of the ingredients made up of the raw material in powder and hot water, and therefore a high quality of the drink, and to work for a long time without failures, the mixing device should be constructed so as not to be subject to losses of liquid. The device should also be constructed so that fouling by the aforementioned most volatile fraction of the raw material is limited to the maximum even if, obviously, the steam emitted by the hot water must be freely evacuated from the mixer compartment.
The mixing devices currently in use are not entirely satisfactory from the point of view of reliability in use and are also constructed in a suboptimal way, both from a strictly technical point of view and from a cost point of view.
The main object of the invention is to present an improved mixing device for vending machines which, in addition to guaranteeing a good quality of hot drinks, can easily be subjected to routine maintenance even by personnel without specific technical skills.
This and other objects are achieved by a mixing device having the characteristics of the subsequent claims.
To allow a better understanding of the characteristics and advantages of the present invention, a preferred embodiment thereof is described below, with reference to the attached drawings in which:
fig. 1 is a simplified assembly view of a mixing device sectioned according to a vertical plane;
fig. 2 is an enlarged view of the details enclosed in the bottom box of fig. 1
fig. 3 is a further enlarged longitudinal section of the sealing bush only, before being mounted on the impeller shaft.
Fig. 1 shows, with the only omission of some details without relevance to the present invention, a mixing device according to the invention, designated overall with the numerical reference 1, and the overlying container 2 of a raw material in powder (for example cocoa), which comprises a metering screw (not shown) and a nozzle 3. The nozzle 3, except on the side of its exit, is surrounded by second means with a protective cap 4, which is in turn joined to the container.
2. The function of the protective cap 4 is to recirculate the volatile and impalpable fraction of the raw material in powder inside the mixing device 1, as is better explained below.
The mixing device 1 comprises feeding means with a feeder 5 in the form of a funnel open at the bottom at 6 and at the top at 7. The edge of the upper opening 7 extends laterally to form first means with a plate 8 which constitutes the sliding cover of a drawer 9, which has some partitions 17 and a suction opening 18, connected to the suction of an expulsion fan (not shown).
The drawer 9 is manufactured in a single piece with a toroidal jacket 10 which, while remaining circumferentially spaced from the feeder 5, supports the edge of the upper opening 7. The jacket 10 ends at the bottom with a circumferential edge 11, facing radially towards the y axis of the feeder 5, which rests below on the circumferential edge of a compartment 12 having an upper part 13 with the same shape and section of the toroidal jacket 10 and a lower part 14 in the shape of a funnel whose lower final opening is marked with the numerical reference 15.
The power supply 5 is therefore located immediately below the outlet 3; while the powdered raw material falls freely from the container 2 through the nozzle 3, and is then fed to the compartment 12 in a vertical direction, passing through the openings 6 and 7 of the feeder 5, the hot water (which is the second ingredient of the beverage), produced in an adjacent boiler (not shown), is fed to the same compartment 12 through an injection tube 16 apparently to the feeding means. The final part of the tube 16 is advantageously directed in a tangential direction with respect to the walls of the compartment 12, that is to say substantially perpendicular to the vertical direction of fall of the raw material - see fig. 1.
Apart from the fact, known per se, that the hot water injected through the tube 16 drags the raw material with powder towards the bottom of the compartment 12, an important feature of the present invention consists in the fact that the steam emitted by the hot water intercepts the volatile and impalpable fraction of the powdered raw material. It is in fact raised upwards, thanks also to the slight suction that takes place through the opening 18 of the cover 8, and, thanks to the meandering path imposed by the dividing partitions 17, favored to settle inside the drawer 9.
In turn, the protective cap 4, due to its arrangement, stops everything (volatile fraction of the raw material in powder and / or steam) which, however, rises from the device and, according to another important feature of the present invention, recirculates it inside the mixer compartment 12.
How best visible infig. 2, below the compartment 12, and in communication with it starting from the aforementioned its final opening 15, there is a homogenization chamber 20, having an elbow shape, which ends downwards with an outlet opening 21 for the outflow of the hot drink to the dispensing point. The final opening 15 of the compartment 12 corresponds to the inlet opening 15 of the homogenization chamber 20. A wall 22 of the homogenization chamber 20 is mounted with the interposition of a sealing gasket 23 so as to be separable from the other walls. The separable wall 22 is also fixed, by means of traditional joining means (not shown), to a stationary structure 24.
Through a suitable opening (not shown) the said separable wall 22 of the homogenization chamber 20 guides the shaft 26 of an impeller 27, belonging to motorized homogenization means, driven by a single-phase asynchronous motor 28, which is supported by fixing screws 29 to the same stationary structure 24 as the vending machine. As is well known, the function of the impeller 27 is to homogenize the two ingredients, after the mixing which has already taken place in the compartment 12, in order to produce a qualitatively good hot drink. The numerical reference 25 indicates a disk, mounted with play on the same shaft 26 outside the homogenization chamber 20, which serves as a stop for the impeller 27.
According to a feature of the present invention, the hydraulic seal of the shaft 26, in correspondence with the hole provided in the separable wall 22 of the homogenization chamber 20, is ensured by sealing means with a bush 30 which is manufactured with a synthetic material with elastic memory , for example PTFE HS.
As shown in figs. 2 and 3, the bush 30 is constituted by a single piece which comprises: a spallamelo 31; a seat 32 for an O-ring 33; a very thin circumferential lip 34 which extends from the external face of the shoulder 31 and has, before assembly, a smaller diameter than the internal diameter of the bush 30.
Given the elastic memory which characterizes the material with which it is made, when the bush 30 is inserted on the shaft 26 pushing it in the direction of the arrow F of fig. 3, the lip 34 conforms perfectly to the cross section of the shaft 26 and consequently achieves, together with the O-ring 33, a perfect hydraulic seal, which lasts over time.
The advantages of the present invention can be summarized as follows:
- The volatile and impalpable fraction of the raw material in powder form and the steam produced by the hot water do not settle in various points of the vending machine (which would oblige costly periodic maintenance operations, as in the vending machines currently in use). In particular, said volatile fraction is retained in the drawer 9 and / or recirculated inside the compartment 12 by the protective cap 4, which extends practically above the same feeder 5, as well as around the nozzle 3.
- The whole box 9 is removable and, after the lid 8 has been raised, it can be easily cleaned and sanitized, even by non-qualified personnel.
- The operational reliability of the mixing device is decidedly good, in particular as regards the hydraulic seal around the shaft 26 of the impeller 27, thanks to the elastic memory material with which the bush 30 is made.
- The entire mixing device is made with a reduced number of components, which improves its manufacture, both from a technical and economic point of view.
Although the description given above refers to the preferred embodiment of the invention, which provides for the generalized use of plastic materials compatible with food for the manufacture of almost all the constituent parts of the mixing device, it remains understood from now on that the invention may also be implemented in different forms within the scope of the appended claims.