ES2220754T3 - Impulsor para una cafetera. - Google Patents

Abstract

Cafetera (1, 51) que consta de un alojamiento con un cilindro (2) en el cual se incorpora un pistón (3), para comprimir con dicho pistón el café colocado encima del mismo, siendo susceptible de desplazarse dicho pistón mediante un mecanismo de accionamiento (10, 11), el cual se coloca en el interior de dicho alojamiento, y compuesta por una tapa (39) que se puede colocar en dicho cilindro a fin de delimitar una cámara de compresión con dicho cilindro y pistón, un medio de introducción de agua en la cámara de compresión, un medio de descarga del café desde la cámara de compresión, una vez preparado, y un medio para extraer la pastilla de café comprimido. Dicha tapa móvil consta de una estructura de brazo giratorio (13), susceptible de girar sustancialmente alrededor y encima de dicho cilindro de tal modo que dicha tapa se pueda alejar por encima del extremo del cilindro, a fin de acoplar herméticamente dicha tapa con dicho extremo del cilindro. El diseño de dicho mecanismo de accionamiento permite accionar tanto dicho pistón como dicho brazo giratorio y consta de un eje impulsor giratorio. Dicho mecanismo de accionamiento de dicho brazo giratorio se dota de un medio para convertir un movimiento giratorio uniforme en un movimiento alternativo no uniforme, mediante el cual se acciona dicho medio de conversión de un movimiento giratorio uniforme en un movimiento alternativo no uniforme, caracterizado en que dicho cilindro (2) forma parte de dicho alojamiento.

Description

Impulsor para una cafetera.

La presente invención se refiere a una cafetera que consta de un alojamiento con un cilindro en el cual se incorpora un pistón, para comprimir con dicho pistón el café colocado encima del mismo, siendo susceptible de desplazarse dicho pistón mediante un mecanismo de accionamiento, el cual se coloca en el interior de dicho alojamiento, y compuesta por una tapa que se puede colocar en dicho cilindro a fin de delimitar la cámara de compresión con dicho cilindro y pistón, un medio de introducción de agua en la cámara de compresión, un medio para la descarga del café desde la cámara de compresión, una vez preparado, y un medio para extraer la pastilla de café comprimido. Dicha tapa móvil consta de una estructura de brazo giratorio, susceptible de girar sustancialmente alrededor y encima de dicho cilindro de tal modo que dicha tapa se pueda alejar por encima del extremo del cilindro, a fin de acoplar herméticamente dicha tapa con dicho extremo del cilindro. El diseño de dicho mecanismo de accionamiento permite accionar tanto dicho pistón como dicho brazo giratorio y consta de un eje impulsor giratorio.

Dicha cafetera se divulgó en la Solicitud de Patente Europea 1005821, que fue publicada después de la fecha de prioridad de la presente solicitud. La solicitud europea divulga una primera realización de una cafetera que funciona sin pistón y una segunda realización con pistón, en la que el pistón es alternativo gracias a un engranaje dotado de rosca. Esto significa que debe existir un dispositivo independiente para generar la presión del fluido y por tanto el dispositivo resulta complicado y ocupa mucho espacio.

Dicho diseño significa que, con una rotación uniforme del motor de accionamiento, el pistón realiza un movimiento uniforme.

En la técnica anterior se conocen cafeteras en las cuales el movimiento del pistón es efectuado mediante una estructura de cigüeñal- pistón/cilindro, en cuyo caso el café se coloca en el pistón y después de comprimir el café, se inyecta el agua a presión por el café. La US 5638739 contiene un ejemplo de dicha estructura. Después de consumirse el café la pastilla de café comprimido se expulsa del cilindro y se elimina. En la US 5638739 se realiza esta operación mediante una estructura de brazo giratorio, el cual, mediante un complicado sistema de engranajes, se desplaza de forma síncrona con el movimiento del cigüeñal y el pistón. Mediante dicha estructura de brazo giratorio, se arrastra la pastilla de café de la parte superior del cilindro.

Incorpora un mecanismo complicado que consta de otro cilindro deslizante para cerrar la parte superior del cilindro.

US 5622099A divulga una cafetera que funciona con pistón. El pistón se eleva y baja mediante una palanca de accionamiento colocada en la parte superior de la cafetera. Dicho dispositivo no es adecuado para el uso en las cafeteras automáticas.

EP0380450A divulga una estructura en la cual el cilindro no queda conectado de forma inamovible con el alojamiento, sino que se puede inclinar alrededor del mismo y en dicha estructura el pistón se desplaza en una determinada posición inclinada.

Constituye el objeto de la presente invención simplificar en gran medida la cafetera del tipo anteriormente descrito reduciendo sustancialmente el número de componentes utilizados en la misma.

Se materializa dicho objeto en una cafetera del tipo descrito anteriormente por el hecho de dotar dicho mecanismo de accionamiento de dicho pistón de un medio para convertir un movimiento giratorio uniforme en un movimiento alternativo no uniforme.

Es posible optimizar la característica de apertura y cierre del pistón en el conjunto del cilindro convirtiendo el movimiento de rotación uniforme del motor de accionamiento en un movimiento no-uniforme.

Dicha característica de movimiento no-lineal del pistón se puede obtener de cualquier forma conocida según la técnica anterior. Un posible ejemplo sería un disco curvo accionado por el motor giratorio y que acciona a su vez el pistón. Una cierta característica de apertura y cierre del pistón se puede lograr por la forma especial de la curva.

Otra posibilidad es utilizar una estructura de cigüeñal.

De este modo, se puede conformar una estructura particularmente compacta con un solo motor de accionamiento. Más específicamente, el proceso de preparación del café se puede realizar independientemente del tipo de café o la cantidad de material de café se puede variar, sin exigir medidas especiales en relación con la estructura. Se puede conseguir una estructura particularmente sencilla utilizando una estructura de brazo giratorio para desplazar la tapa en el cilindro. Puesto que el brazo giratorio gira sustancialmente por el eje del cigüeñal, el dispositivo resultante es especialmente compacto.

Dicha estructura de brazo giratorio puede ser accionada de cualquier forma conocida según la técnica anterior. Sin embargo, se acciona preferentemente por el cigüeñal. Si se diseña la estructura de forma adecuada, es posible accionarla directamente por el cigüeñal, es decir, sin intercalar engranajes ni otros mecanismos de transmisión.

El movimiento alternativo del balancín necesario para colocar la tapa en el extremo libre del cilindro para cerrar el mismo herméticamente puede ser realizado de cualquier forma conocida según la técnica anterior. Sin embargo, la forma preferente de realizarlo es por un mecanismo de leva / empujador de leva, el cual se monta preferentemente en el cigüeñal del pistón también. Esta medida permite, además, simplificar aun más la cafetera según la invención. La cafetera se puede fabricar, por tanto, de forma más económica y habrá menos componentes sujetos a desgaste y cualesquiera piezas que se desgasten serán más fáciles de sustituir. La limpieza se puede realizar de forma más sencilla.

La estructura anteriormente descrita funciona concretamente si el cigüeñal gira en sentidos distintos, es decir, si no gira en solamente un sentido durante la operación de preparación del café. En concreto, si se prevé una combinación con levas/empujadores de levas para accionar la estructura del brazo giratorio, dicho movimiento en distintos sentidos constituye una ventaja. Naturalmente, se incorpora un control adecuado correspondiente

Ciertas partes del proceso de movimiento de la estructura de brazo giratorio pueden ser controladas mediante un muelle o dispositivo similar.

De acuerdo con una realización ventajosa de la invención, se incorpora una válvula con limitación variable a la salida del café preparado. La estructura de válvula se diseña de tal modo que, a una presión relativamente baja, existe un paso relativamente grande. Al aumentar la presión aumenta, el paso se reduce.

De este modo es posible, sin otros componentes mecánicos ni controles, acumular una contrapresión superior en el café en función de la presión del agua que pasa por el café. Se puede determinar de este modo la contrapresión del agua en el café, controlada exclusivamente por la presión de entrada del agua en el café, lo que significa que resulta sencillo preparar café "normal" o café expreso, o sus variantes.

Se comprenderá que la estructura de válvulas descrita anteriormente puede ser empleada en combinación con otras cafeteras conocidas en la técnica anterior. Lo importante es que esta estructura de válvula sea totalmente independiente del resto de las cafeteras. La incorporación de dicha válvula significa naturalmente que se simplifica aun más la estructura, ya sencilla, de la cafetera.

Se apreciarán otras características y detalles especiales de la invención de los planos que se acompañan, en los cuales:

La Figura 1 muestra una sección transversal con los componentes más esenciales de la cafetera según la invención;

La Figura 2 muestra una sección transversal según la línea II de la Figura 1;

Las Figuras 3-6 ilustran la estructura mostrada en la Figura 2 durante distintas fases del proceso de preparación de café; y

La Figura 7 muestra una alternativa del accionamiento del pistón y la estructura del brazo giratorio del modo ilustrado en las figuras anteriores.

Se ilustra en los planos únicamente la parte de la cafetera según la invención que es esencial para la invención. Más concretamente, se ilustra únicamente la parte utilizada para comprimir el café y pasar el agua por el café.

La cafetera según la invención se puede utilizar para preparar tanto el café expreso como otros tipos de café. Sin embargo, es preciso comprender que la cafetera se puede diseñar para elaborar sólo un tipo de café.

El dispositivo completo de acuerdo con la invención se indica en las figuras con el número 1. El dispositivo consta de un alojamiento (no mostrado con más detalle) parte del cual es conformada por un cilindro 2. Un pistón 3 se puede desplazar hacia arriba y abajo en el interior del cilindro. El pistón 3 se dota de una junta doble. 4 indica la junta superior y 5 la junta inferior. Las dos juntas delimitan una serie de aberturas 6. Dichas aberturas 6 pueden ser alineadas para comunicarse con una línea de suministro 7 de agua tibia a presión. El agua se suministra por una bomba ilustrada esquemáticamente 38. Las aberturas 6 comunican con las aberturas surtidoras 8. El pistón 3 se conecta mediante una biela con una muñequilla 10 que a su vez forma parte de un cigüeñal 11, conectado con un motor 12, ilustrado sólo esquemáticamente. El pistón 3 incorpora una válvula de seguridad 33, que funciona de tal forma que no se pueda formar un vacío en el espacio delimitado por encima del pistón 3. En otras palabras, el pistón 3 sólo puede producir una sobrepresión.

Existe un balancín 13, dotado de aberturas de control 14 y 15. Se aprecia del dibujo que el reborde de las aberturas 14, 15 se acopla en unos discos curvos 27, que se describirán más adelante. El balancín 13 se impulsa hacia arriba (en la figura) mediante dos muelles helicoidales 18. El balancín 13 se dota de una tapa 39 en la que se incorpora una placa de filtración 19, dotada de un filtro 20.

La placa de filtración 19 se dota de una junta anular 32, que interactúa con el extremo superior libre del cilindro 2. Se incorpora además una válvula 20 en la placa de filtración 19. Una válvula 20 (Fig. 1a) consta de una pieza inferior elástica 21, que se puede construir, por ejemplo, de un material similar al caucho, y se dota de un disco de restricción 22 de un diámetro por ejemplo de 1,0 mm.

23 indica la parte superior de la válvula 20, que consta de un material relativamente rígido. Se incorporan en dicha parte superior una restricción auxiliar 24 y además un canal de desviación 25. La válvula se conecta con la salida 26 del café, que de forma no ilustrada más detalladamente se conecta con un sistema de tubos, o se dispone de otro modo que el café pase a la taza u otro recipiente de almacenamiento. La parte inferior 21 se dota en este caso de un cono 34, y la parte superior se dota de un cono 35. Cuando existe una deformación de la parte inferior 21, los conos 34 y 35 se acoplan mutuamente.

Un disco curvo 27, ya mencionado, se incorpora en el cigüeñal 11. El disco curvo incorpora unas muescas 28 y 29. El balancín 13 se dota de una leva 30 en las aberturas de control 14 y 15, diseñadas para enganchar el disco curvo 27 o sus muescas.

Se incorpora un control indicado esquemáticamente con 31.

El dispositivo anterior funciona del modo siguiente:

Durante una primera fase del proceso de preparación de café (Fig. 3) el balancín se sitúa en tal posición que la abertura del cilindro 2 quede despejada.

En esta posición el café 40 se coloca de una forma no ilustrada con más detalle en el pistón 3. La cantidad de café puede quedar en función, por ejemplo, del producto deseado: poca cantidad para el café "normal" y una cantidad mayor para café expreso.

Tal y como se aprecia de la Figura 3, el balancín 13 descansa contra el tope 33 del alojamiento en el que se aloja el dispositivo 1 de acuerdo con la invención. La leva 30 se sitúa en la muesca 29 y, por el accionamiento de los muelles helicoidales 18, el balancín 13 se presiona hacia arriba en las figuras. Además de producir una presión hacia arriba, los muelles helicoidales 18 sirven también para generar un esfuerzo hacia la izquierda según las figuras. Es decir, intentan desplazar el balancín 13 a la posición por encima del cilindro 2.

Empezando desde la posición mostrada en la Figura 3, el motor 12 gira el cigüeñal 11 hacia la izquierda en la vista mostrada. Durante este movimiento el pistón 3 se desplaza hacia abajo y al mismo tiempo el balancín 13 se desplaza junto con el mismo hacia la izquierda hasta que este último impacte contra un tope 36 de una forma no explicitada detalladamente.

Al seguir girando el cigüeñal 11 en el sentido de la flecha mostrada en las Figuras 3 y 4, se arrastra el balancín 13 hacia abajo. No se puede desplazar más hacia la izquierda, debido al tope 36, de modo que al llegar al final de la muesca 29, la leva 30 es presionada hacia abajo por el disco curvo, contra el esfuerzo elástico de los muelles 18. En consecuencia, la junta 32 de la placa de filtración 19 se acopla con el extremo libre del cilindro 2.

A continuación el pistón 3, accionado por el motor 12, que sigue girando hacia la izquierda, se desplaza de nuevo hacia arriba, de modo que se comprima el café 40.

En función de la cantidad de café, el pistón estará ubicado a un nivel más alto o bajo. Sin embargo, la "altura" de la cámara 6 se determina de tal modo que en esta posición la cámara 6 siempre quede comunicada con la línea de suministro 7. Mediante el control 31, se establece la compresión del café 40. Si, por ejemplo, la cantidad de corriente entregada al motor 12 excede de un cierto valor, se considera que existe suficiente compresión y se apaga el motor, o se le suministra menos corriente, de modo que no se aplique compresión adicional, o se aplique menos presión.

A continuación se suministra agua por la línea 7. Preferentemente dicha agua es agua caliente. En función del producto que se tiene que preparar, se selecciona la presión del agua mediante el control 31. Es decir, la salida de la bomba 38 es controlada por el control 31 de tal modo que se obtenga el producto deseado.

Para el café tradicional, se utilizará una presión relativamente baja, mientras que la presión de trabajo será superior (por ejemplo, superior a 7 atmósferas) para preparar café expreso.

En ambos casos el agua tibia suministrada penetrará en el café por la cámara 6 a través de las aberturas 8 y saldrá del café de nuevo por la placa de filtración 19. La placa de filtración retiene el café durante dicho proceso, naturalmente. La válvula 20 actuará en función de la presión de salida. A una presión relativamente baja no habrá apenas deformación de la parte inferior de caucho 21, es decir el cono 34 no se presiona contra el cono 35. Esto significa que el flujo del agua sólo encuentra impedimento en la restricción 22 y la presión en el café permanecerá bastante baja.

Sin embargo, si se suministra agua a una presión superior, producirá mayor deformación de la parte inferior 21 de la válvula 20, lo que significa que los conos 34 y 35 se cierran uno encima del otro, por la deformación de la parte inferior 21. Aparte de la restricción relativamente pequeña 22, ahora incide la restricción menor 24 (por ejemplo 0,7 mm).

Dicha restricción más estrecha hace que se genere una presión superior en el café para permitir preparar café expreso.

El proceso de preparación de café tarda típicamente entre 10 y 35 segundos. Después de obligar el agua a pasar por la pastilla de café, el motor 12 se vuelve a encender y se desplaza en sentido contrario, del modo mostrado en las Figuras 5 y 6. Este movimiento de vuelta se produce hasta que la leva 30 entre en la muesca 29. El esfuerzo del muelle significa que el brazo del balancín 13 se desplaza hacia arriba y ya no hay un cierre hermético entre el reborde de la junta 32 y el extremo superior del cilindro 2. A continuación el balancín 13 se desplaza junto con el cigüeñal 11. El movimiento de descarga a lo largo de la pastilla de café se puede realizar de forma relativamente sencilla. El balancín 13 se desplaza a la posición mostrada en la Figura 5 contra el tope 33 del alojamiento. A continuación se el balancín es presionado hacia abajo por el hecho de que el cigüeñal siga girando más y se llega al final de la muesca 29. Al seguir girando el cigüeñal 11, el pistón 3 se desplaza a su propio punto muerto superior, de modo que la pastilla de café 41 se desplace arriba del nivel del cilindro 2.

A continuación la leva entra en la muesca 28. Por la influencia de los muelles helicoidales 18, el balancín 13 no sólo se desplaza hacia arriba, sino que también salta hacia la izquierda, del modo indicado en la Figura 6. En el proceso, el rascador 36 separa la pastilla de café hacia la izquierda. Al seguir girando y en cuanto se acopla con el final de la muesca 28, la leva 30 y por tanto el balancín 13, gira hacia la derecha hasta alcanzar la posición inicial mostrada en la Figura 3.

La Figura 7 muestra de forma muy esquemática una variante del dispositivo anteriormente descrito. El número 51 indica el dispositivo completo, que consta de un cilindro 52 con un pistón 53 dispuesto en el mismo. Dicho pistón se dota de una biela 59, conectada de forma rígida al mismo y dotada en su extremo de levas (no mostradas de forma detallada) que recorren una pista curva 55 de un disco curvo 54. El disco curvo 54 se dota de un eje central 56, accionado por un motor de eje central (no indicado). El brazo giratorio es accionado del mismo modo por este motor de eje central del modo anteriormente descrito. En este caso se puede utilizar la estructura con el disco curvo 27 y similares mostradas en las figuras anteriores y dicha estructura puede ser integrada con el disco curvo 54 o realizada de otra forma.

Claims (13)

1. Cafetera (1,51) que consta de un alojamiento con un cilindro (2) en el cual se incorpora un pistón (3), para comprimir con dicho pistón el café colocado encima del mismo, siendo susceptible de desplazarse dicho pistón mediante un mecanismo de accionamiento (10, 11), el cual se coloca en el interior de dicho alojamiento, y compuesta por una tapa (39) que se puede colocar en dicho cilindro a fin de delimitar una cámara de compresión con dicho cilindro y pistón, un medio de introducción de agua en la cámara de compresión, un medio de descarga del café desde la cámara de compresión, una vez preparado, y un medio para extraer la pastilla de café comprimido. Dicha tapa móvil consta de una estructura de brazo giratorio (13), susceptible de girar sustancialmente alrededor y encima de dicho cilindro de tal modo que dicha tapa se pueda alejar por encima del extremo del cilindro, a fin de acoplar herméticamente dicha tapa con dicho extremo del cilindro. El diseño de dicho mecanismo de accionamiento permite accionar tanto dicho pistón como dicho brazo giratorio y consta de un eje impulsor giratorio. Dicho mecanismo de accionamiento de dicho brazo giratorio se dota de un medio para convertir un movimiento giratorio uniforme en un movimiento alternativo no uniforme, mediante el cual se acciona dicho medio de conversión de un movimiento giratorio uniforme en un movimiento alternativo no uniforme, caracterizado en que dicho cilindro (2) forma parte de dicho alojamiento.

2. Cafetera de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual dicho mecanismo de accionamiento consta de un eje de entrada conectado con un motor (12).

3. Cafetera de acuerdo con la reivindicación 2, en la cual el brazo giratorio se incorpora de forma rotativa, y el eje de rotación de dicha estructura de brazo giratorio (3) es perpendicular al eje de dicho cilindro.

4. Cafetera de acuerdo con la reivindicación 3, en la cual el eje de rotación de dicha estructura de brazo giratorio (3) coincide con el eje de rotación de dicho cigüeñal.

5. Cafetera de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1-4, en la cual dicho mecanismo de accionamiento consta de un disco curvo giratorio y un medio de acoplamiento conectado con el pistón y que se acopla con la curva de dicho disco.

6. Cafetera de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1-4, en la cual dicho mecanismo de accionamiento consta de un cigüeñal, y en la cual dicho pistón queda conectado con el eje de transmisión de dicho cigüeñal.

7. Cafetera de acuerdo con la Reivindicación 3, en la cual dicha estructura de brazo giratorio (13) se puede accionar por dicho cigüeñal.

8. Cafetera de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual existe un mecanismo de leva/empujador de leva para transmitir dicho movimiento alternativo.

9. Cafetera de acuerdo con la Reivindicación 5, en la cual dicha leva o empujador de leva se monta en dicho cigüeñal y dicho empujador de leva o leva se monta en dicha estructura de brazo giratorio.

10. Cafetera de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, compuesta por un medio elástico para obligar dicha estructura de brazo giratorio a desplazarse a la posición encima del extremo libre de dicho cilindro.

11. Cafetera de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicha estructura de brazo giratorio se dota de un medio (36) para descargar dicha pastilla de café.

12. Cafetera de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicho mecanismo de accionamiento se diseña para girar en dos sentidos.

13. Cafetera de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicho medio para descargar el café ya preparado de la cámara de compresión consta de una restricción que reacciona a la presión, diseñada de tal forma que ante una presión relativamente baja exista una restricción con un paso mayor, y ante una presión relativamente superior exista una restricción con un paso inferior.