ES2215539T3 - Dispositivo para indicar el estado de formacion de incrustaciones de cal en calentadores continuos, especialmente de cafeteras expres. - Google Patents
Dispositivo para indicar el estado de formacion de incrustaciones de cal en calentadores continuos, especialmente de cafeteras expres.Info
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- A47J31/54—Water boiling vessels in beverage making machines
- A47J31/542—Continuous-flow heaters
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Abstract
Dispositivo para la indicación del estado de formación de incrustaciones de cal en calentadores continuos, especialmente en cafeteras exprés, presentando el calentador continuo una entrada (4) de agua fría y una entrada (5) de agua caliente, con un manómetro diferencial dispuesto entre la salida (5) de agua caliente y la entrada (4) de agua fría y con medios de indicación acoplados con éste, caracterizado porque como manómetro diferencial está prevista una cápsula (9) dinamométrica de presión diferencial con dos cámaras (11, 12) de presión y una membrana entre la primera cámara (11) de presión y la segunda cámara (12) de presión, de las cuales la primera cámara (11) de presión está conectada de forma que permite el paso de fluidos con la entrada (4) de agua fría y la segunda cámara (12) de presión está conectada de forma que permite el paso de fluidos con la salida (5) de agua caliente, y porque la membrana presionada con la diferencia de presión entre la primera cámara (11) de presión y lasegunda cámara (12) de presión está configurada como arandela (10) de encastre elástica, la cual está dimensionada de tal manera que salta al alcanzar una diferencia de presión predeterminada.
Description
Dispositivo para indicar el estado de formación
de incrustaciones de cal en calentadores continuos, especialmente de
cafeteras exprés.
La invención se refiere a un dispositivo para
indicar el estado de formación de incrustaciones de cal en
calentadores continuos, especialmente en cafeteras exprés, según el
preámbulo de la reivindicación 1.
En el funcionamiento de un calentador continuo de
este tipo se conduce agua de un recipiente de agua fría, por medio
de una bomba, a través de la entrada de agua fría y de los tubos
contiguos del calentador continuo calentados de forma indirecta, se
calienta allí, tras lo cual el agua caliente o agua de escaldado
sale de una salida de agua caliente del calentador continuo y se
bombea a un dispositivo de escaldado. En el calentador continuo,
también denominado calefactor unitario, se calienta el agua a
aproximadamente 96ºC. Especialmente en el caso de que el agua fría
presente un alto grado de dureza, tras un tiempo de funcionamiento
que depende del grado de dureza, se depositan incrustaciones de cal
en los tubos calentados, también denominados tubos de paso. La
incrustación de cal reduce de forma creciente la sección transversal
interior de los tubos de recorrido, con lo que se deteriora su
rendimiento y la función del calentador continuo se limita en
conjunto hasta producir un bloqueo del calentador continuo. Es
cierto que la capacidad funcional del calentador continuo puede
restablecerse mediante el empleo de medios para desincrustar la cal
usuales en el mercado, pero esto es un proceso adicional
relativamente fatigoso que, por eso mismo, se aplaza gustosamente.
Por eso, ya se han previsto indicadores que deben mostrar de forma
manifiesta cuándo es necesaria realmente una desincrustación de
cal.
En particular, se conocen mecanismos contadores
como dispositivos de indicación, los cuales indican la cantidad de
ciclos de agua a través del calentador continuo. Puesto que los
caudales para preparar una bebida se encuentran en un intervalo
predeterminado, considerando el grado de dureza local del agua puede
hallarse un valor empírico que indica después de cuántos ciclos
indicados hay que realizar una desincrustación de cal. Sin embargo,
este dispositivo sólo permite esperar resultados imprecisos y
aproximaciones al estado real de formación de incrustaciones de
cal.
Con un sistema de medición térmico
correspondiente al estado de la técnica, para la estimación del
estado de formación de incrustaciones de cal del calentador
continuo, se mide la temperatura externa del cuerpo, puesto que esta
temperatura aumenta con la formación creciente de incrustaciones de
cal, porque el calor generado se evacúa peor mediante el agua que
fluye a través de los tubos de recorrido con una capa de cal
termoaislante creciente. Sin embargo, este dispositivo de medición
térmico funciona también de forma imprecisa puesto que la
temperatura externa que puede medirse en el calentador continuo
depende de varios parámetros, especialmente de preparaciones de agua
de escaldado anteriores cuando el calentamiento externo condicionado
por ello del calentador continuo aún no ha disminuido del todo antes
de que comience un nuevo proceso de escaldado con un registro de la
temperatura externa del cuerpo.
También se conoce el incorporar en el conducto de
alimentación o en el conducto de evacuación del calentador continuo
un controlador del flujo que mide la modificación de la velocidad de
flujo, es decir, su disminución con la creciente formación de
incrustaciones de cal en el calentador continuo. Sin embargo, un
controlador de flujo de este tipo es técnicamente demasiado costoso
para casos de aplicación tales como en cafeteras exprés pequeñas que
deben emplearse especialmente en el ámbito doméstico.
En el caso de una cafetera doméstica conocida que
se compone del recipiente de agua fría, la válvula antirretorno, el
calentador eléctrico continuo, el tubo de subida y el dispositivo de
filtrado, un dinamómetro de presión diferencial dispuesto entre la
válvula antirretorno y una salida del calentador continuo está
conectada operativamente con un dispositivo de indicación de la
formación de incrustaciones de cal (DE-B 25 25 647).
Como dispositivo de indicación de la formación de incrustaciones de
cal está previsto un emisor de señales óptico o eléctrico. En el
estado normal de funcionamiento, en el calentador continuo se forma
una acumulación de vapor, con lo que se cierra la válvula
antirretorno y el agua calentada se presiona, pasando por el tubo de
subida, hacia el filtro del café. La presión de vapor que se origina
depende de la potencia calorífica, de la altura de la columna de
agua en el tubo de subida y de la sección transversal de la abertura
de salida del calentador continuo. Debido a los depósitos calcáreos
se reduce la velocidad del flujo de salida, con lo que aumenta la
presión de vapor en el calentador continuo en el caso de la misma
potencia calorífica. Este aumento de la presión se registra con el
manómetro diferencial conectado sólo por un lado entre la válvula
antirretorno y la salida del calentador continuo, que, por otra
parte, sólo puede presionarse con la presión atmosférica. Puesto que
el aumento de presión registrado también depende de otras
influencias, tales como de la potencia calorífica eficaz en el
calentador continuo y de la altura de la columna de agua en el tubo
de subida, la indicación de la formación de incrustaciones de cal no
es clara. Como mínimo en las cafeteras exprés, en las que el agua de
escaldado a calentar se bombea forzosamente a través del calentador
continuo mediante una bomba, el principio conocido del registro por
un lado de la presión del vapor no es útil para la indicación de la
formación de incrustaciones de cal. Por lo demás, los dinamómetros
de presión diferencial pueden funcionar generalmente con una
membrana que se encuentra en una vía de agua y se presionan con agua
continuamente.
Por tanto, la presente invención se basa en la
tarea de crear un dispositivo para la indicación del estado de
formación de incrustaciones de cal en calentadores continuos, que no
sea complicada técnicamente, pero que permita, sin embargo, una
indicación que corresponda de forma en gran medida precisa al estado
real de formación de incrustaciones de cal en el calentador
continuo. Esta indicación debe ser una medida directa del estado
actual de formación de incrustaciones de cal sin la subsiguiente
consideración por separado de otros parámetros, tales como el grado
de dureza del agua fría.
Esta tarea se soluciona con las características
indicadas en la reivindicación 1 para un dispositivo para la
indicación del estado de formación de incrustaciones de cal en
calentadores continuos del tipo genérico citado al principio.
Esta solución se basa en el principio de que el
flujo a través del calentador continuo se registra mediante una
cápsula dinamométrica de presión diferencial no complicada, en la
cual dos cámaras de presión están separadas la una de la otra por
medio de una membrana, actuando éstas sobre la membrana en sentidos
opuestos. De las cámaras de presión, la primera mantiene una
conexión por la que circula el fluido con la entrada de agua fría
del calentador continuo y la segunda cámara de presión mantiene una
conexión por la que circula el fluido con la salida de agua caliente
del calentador continuo. Con ello, la curvatura hacia fuera de la
membrana que se presenta durante el funcionamiento del calentador
continuo a consecuencia de la diferencia de presión entre la entrada
de agua fría y la salida de agua caliente y, con ello, en las
cámaras, es una medida de la resistencia de flujo en el calentador
continuo y, con ello, de su formación de incrustaciones de cal. La
deformación de la membrana elásticamente flexible puede indicar por
sí misma la formación de incrustaciones de cal del calentador
continuo, por ejemplo, si una sección de la membrana sobresale de la
cápsula dinamométrica de presión diferencial. Sin embargo,
preferiblemente la membrana está conectada con otros medios de
indicación mecánicos, tal como un indicador que puede moverse
respecto a marcas fijas, o con medios eléctricos de indicación, tal
como una indicación luminosa (LED) accionada mediante la membrana
para señalizar la necesidad de realizar una desincrustación de cal.
Con ello, se consigue una indicación fiable de la desincrustación de
cal. Además, hay que tener en cuenta que, según la experiencia, la
presión diferencial en el caso de una dureza del agua de
aproximadamente 20º, aumenta aproximadamente 1 bar tras el paso de
aproximadamente 40 litros por el calentador continuo, con lo que
puede producirse una clara modificación del estado del medio de
indicación.
De forma especialmente ventajosa, la membrana
está configurada como arandela de encastre elástico, que está
dimensionada de tal manera que salta al alcanzar una presión
diferencial predeterminada igual a una presión diferencial máxima
admisible. Por consiguiente, este salto tiene lugar con una presión
diferencial predeterminada por medio del dimensionado de la arandela
de encastre elástico y considera un margen de tolerancia de la
presión diferencial con el que se consideran posibles influencias de
la presión debidas a una acción de estrangulación, variable dentro
de unos límites, de un alojamiento porta-filtro que
está conectado a la salida de agua caliente del calentador
continuo.
Para evitar el agua residual en la cápsula
manométrica diferencial, ésta está dispuesta, según la
reivindicación 2, de forma conveniente por encima del calentador
continuo con la membrana orientada aproximadamente de forma
perpendicular. Con esta colocación, el agua residual puede fluir
fuera de las cámaras de la cápsula manométrica diferencial con la
acción de la fuerza de la gravedad. Además, el agua residual se
evacúa tras la finalización del proceso de escaldado por medio de
una presión negativa que se origina en el calentador continuo y en
el alojamiento porta-filtro.
Según la reivindicación 3, pueden estar
conectados con la membrana medios ópticos de indicación según una
alternativa. Éstos pueden comprender especialmente un indicador.
Sin embargo, en lugar de los medios de indicación
ópticos también pueden estar previstos, según la reivindicación 4,
medios de indicación eléctricos, que pueden controlarse mediante la
membrana. Estos medios de indicación pueden consistir, por ejemplo,
en una indicación luminosa o LED en un circuito eléctrico con un
contacto de conexión, el cual se acciona mediante la membrana.
A continuación, se explica un ejemplo de
realización de la invención basándose en un dibujo con tres figuras.
A partir de esta descripción pueden deducirse otras características
y ventajas de la invención. Muestran:
la figura 1, una representación esquemática del
sistema hidráulico de una cafetera exprés, en el que está dispuesto
un calentador continuo;
la figura 2, como detalle del mismo, una cápsula
manométrica diferencial con una arandela de encastre elástico como
membrana, en un corte perpendicular, y
la figura 3, una vista lateral de la cápsula
manométrica diferencial según la figura 2.
En la figura 1 se indica con 1 un calentador
continuo que se alimenta a partir de un recipiente 3 de agua fría
por medio de una bomba 2 y, concretamente, el agua fría se alimenta
a una entrada 4 de agua fría. El calentador 1 continuo transmite el
agua calentada en él a través de una salida 5 de agua caliente, que
está conectada de forma que permite el paso del fluido con un
alojamiento 6 porta-filtro de una cafetera exprés
para hervir el café molido que se encuentra en el alojamiento
porta-filtro. Hasta aquí, se conoce la estructura
del dispositivo.
Para la indicación del estado de formación de
incrustaciones de cal del calentador 1 continuo, de su entrada 4 de
agua fría y su salida 5 de agua caliente se derivan conductos que
conducen a un tubo 7 de entrada del agua en el lado de la bomba y a
un tubo 8 de salida del agua en el lado del alojamiento
porta-filtro de una cápsula 9 manométrica
diferencial, que representa una cápsula de medición. La cápsula 9 de
medición contiene como elemento fundamental una arandela 10 de
encastre elástico doblada previamente de forma esférica que separa
una primera cámara 11 de presión de una segunda cámara 12 de presión
en las que desembocan en cada caso el tubo 7 de entrada del agua o
el tubo 8 de salida del agua. Las dos cámaras de presión también
pueden denominarse burbujas de presión.
A los medios de indicación que se controlan
mediante la arandela 11 de encastre elástico pertenece un contacto
13 de conexión que, por ejemplo, conecta o desconecta una lámpara,
no mostrada, en un circuito eléctrico. Para ello, el contacto de
conexión se acciona mediante la arandela 10 de encastre elástico, lo
que en el ejemplo de realización se indica mediante un apéndice 14,
que sobresale de la cápsula de medición.
En la posición de reposo y si la presión
diferencial entre la primera cámara 11 de presión y la segunda
cámara 12 de presión no sobrepasa un valor predeterminado, la
arandela 10 de encastre elástico adopta la posición mostrada en la
figura 2. Esta posición también corresponde a un estado del
calentador continuo en gran medida o completamente libre de
formación de incrustaciones de cal, en el que la diferencia de
presión entre la primera cámara 11 de presión y la segunda cámara 12
de presión es, en correspondencia, pequeña. Con ello, el contacto 13
de conexión no se acciona mediante el apéndice 14 de la arandela 10
de encastre elástico. Si, por el contrario, la resistencia de flujo
en el calentador 1 continuo sobrepasa un valor predeterminado debido
a la formación de incrustaciones de cal, esto tiene como
consecuencia un aumento correspondiente de la diferencia de presión
entre la primera cámara 11 de presión y la segunda cámara 12 de
presión. En consecuencia, la arandela 10 de encastre elástico salta
a una curvatura opuesta, como la mostrada en las figuras 1 y 2, y el
apéndice 14 cierra el contacto 13 de conexión. Con ello, el estado
de formación de incrustaciones de cal que hace deseable ahora una
desincrustación de cal puede visualizarse mediante otros medios
eléctricos de
indicación.
indicación.
A partir de la figura 1, también puede observarse
la disposición de la cápsula manométrica diferencial por encima del
calentador continuo con la arandela de encastre elástico
aproximadamente perpendicular, de manera que el agua residual fluye
fuera de las cámaras 11, 12 de presión y se evacúa de éstas
adicional-
mente.
mente.
A partir de la figura 2 puede deducirse
detalladamente, cómo la arandela de encastre elástico está colocada
en la cápsula 9 manométrica diferencial entre dos anillos 15, 16
toroidales para que pueda cumplir su función de encastre y cierra
herméticamente las dos cámaras 11 y 12 de presión la una respecto a
la otra.
- 1.
- Calentador continuo
- 2.
- Bomba
- 3.
- Recipiente de agua fría
- 4.
- Entrada de agua fría
- 5.
- Salida de agua caliente
- 6.
- Alojamiento porta-filtro
- 7.
- Tubo de entrada del agua - en el lado de la bomba
- 8.
- Tubo de entrada del agua - en el lado del alojamiento porta-filtro
- 9.
- Cápsula dinamométrica de presión diferencial
- 10.
- Arandela de encastre elástico
- 11.
- 1ª Cámara de presión
- 12.
- 2ª Cámara de presión
- 13.
- Contacto de conexión
- 14.
- Apéndice
- 15.
- Anillo toroidal
- 16.
- Anillo toroidal
Claims (4)
1. Dispositivo para la indicación del estado de
formación de incrustaciones de cal en calentadores continuos,
especialmente en cafeteras exprés, presentando el calentador
continuo una entrada (4) de agua fría y una entrada (5) de agua
caliente, con un manómetro diferencial dispuesto entre la salida (5)
de agua caliente y la entrada (4) de agua fría y con medios de
indicación acoplados con éste, caracterizado porque como
manómetro diferencial está prevista una cápsula (9) dinamométrica de
presión diferencial con dos cámaras (11, 12) de presión y una
membrana entre la primera cámara (11) de presión y la segunda cámara
(12) de presión, de las cuales la primera cámara (11) de presión
está conectada de forma que permite el paso de fluidos con la
entrada (4) de agua fría y la segunda cámara (12) de presión está
conectada de forma que permite el paso de fluidos con la salida (5)
de agua caliente, y porque la membrana presionada con la diferencia
de presión entre la primera cámara (11) de presión y la segunda
cámara (12) de presión está configurada como arandela (10) de
encastre elástica, la cual está dimensionada de tal manera que salta
al alcanzar una diferencia de presión predeterminada.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cápsula (9) dinamométrica de presión
diferencial está dispuesta por encima del calentador (1) continuo
con la membrana orientada aproximadamente de forma
perpendicular.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por medios ópticos de indicación que están
conectados con la membrana.
4. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por medios eléctricos de indicación que pueden
controlarse mediante la membrana.
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