ES2331378T3 - Circuito hidraulico para las maquinas de bebidas instantaneas, valvula de descarga y seguridad para dicho circuito y procedimiento para la preparacion de bebidas instantaneas con dicho circuito. - Google Patents
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Abstract
Circuito hidráulico para máquinas de bebidas instantáneas que comprende un depósito (10), un conducto de extracción de agua (11) contenido en dicho depósito (10), un caudalímetro (12) conectado a dicho conducto de extracción (11), una bomba (13), una primera válvula amortiguadora de vibraciones (14), una caldera (15), una segunda válvula de descarga y seguridad (16), un grifo de agua/vapor (17), una tercera válvula de flujo de bebida (18), un depósito de recuperación (19), comprendiendo dicha válvula de descarga y seguridad (16) una entrada de agua/vapor (20), una primera salida de agua/vapor (21) dirigida a dicho grifo (17), una segunda salida (22) del agua presurizada dirigida a dicha válvula de flujo de bebida (18) y una tercera salida (23) para descargar agua en el depósito de recuperación (19), estando controlada dicha tercera salida (23) por una válvula solenoide equipada con una bobina de control (31), caracterizado porque dicha válvula solenoide está equipada con un primer dispositivo limitador de presión máxima.
Description
Circuito hidráulico para las máquinas de bebidas
instantáneas, válvula de descarga y seguridad para dicho circuito y
procedimiento para la preparación de bebidas instantáneas con dicho
circuito.
La presente invención se refiere a máquinas que
se utilizan para la preparación de bebidas instantáneas, tales como
el café y similares.
En la técnica, se conocen varios tipos de
máquinas de bebidas instantáneas; por ejemplo, las máquinas para
preparar café instantáneo.
Están provistas de un circuito hidráulico que
generalmente comprende un depósito de agua, una cámara de infusión
para preparar la bebida, dispositivos para suministrar el polvo de
dicha bebida a dicha cámara de infusión, dispositivos para bombear
el agua desde el depósito a través del circuito hidráulico y hacia
la cámara de infusión y un vertedor para la salida de la bebida
instantánea.
Los circuitos hidráulicos típicos que se
utilizan para las finalidades mencionadas anteriormente están
provistos de una válvula denominada electroimán con una válvula
solenoide unidireccional (o multidireccional), que se utiliza para
realizar muchas funciones de ajuste.
El agua procedente de la caldera entra en dicha
válvula y controla la descarga de agua excesiva, el suministro de
agua a alta temperatura o vapor desde un vertedor externo especial
que puede utilizar el usuario y la entrada de agua a alta
temperatura en la cámara de infusión donde se prepara la bebida
instantánea, que después se suministra mediante el vertedor
externo.
Las válvulas que se utilizan normalmente están
provistas de un electroimán y se conocen como electroimanes con
válvula de vástago (o de aguja). Estas válvulas adolecen de
numerosos inconvenientes:
- -
- pueden verse afectadas por el sarro;
- -
- son ruidosas;
- -
- sólo pueden controlar la fase de descarga; por lo tanto, no tienen múltiples usos a menos que se conecten en serie o en paralelo una con otra y se equipen con calderas adicionales o intercambiadores de calor, para controlar la fase de vapor, y con válvulas de presión máxima para controlar la seguridad del circuito;
- -
- no se puede garantizar la recarga o el drenaje (cuando proceda) si el circuito no se ha utilizado durante períodos prolongados;
- -
- no pueden controlar el paso del estado de vapor a líquido porque en determinadas aplicaciones es necesario utilizar válvulas de autocebado especiales -caras y no fiables- que pueden utilizarse con las bombas. En otros casos, es necesario que el usuario lleve a cabo operaciones manuales complejas e inefectivas.
La técnica anterior relevante se da a conocer en
el documento EP0465877A.
El circuito hidráulico, según la presente
invención, es capaz de solucionar los inconvenientes mencionados
anteriormente introduciendo una topología basada en un electroimán y
una caldera.
La presente invención se refiere a un circuito
hidráulico para máquinas de bebidas instantáneas, una válvula de
descarga y seguridad para dicho circuito y un procedimiento para la
preparación de bebidas instantáneas con dicho circuito, como se
describen en las reivindicaciones, que forman parte de esta
descripción.
La figura 1 muestra un diagrama completo de un
circuito hidráulico para máquinas que se utilizan para la
preparación de bebidas instantáneas según la presente
invención.
La figura 2 muestra la estructura de la válvula
de descarga y seguridad.
La figura 3 muestra la estructura de una forma
de realización preferida de la válvula de descarga y seguridad.
Las figuras 4a, 4b, 4c muestran la estructura de
una forma de realización preferida del grifo de agua/vapor.
Haciendo referencia a la figura 1, podemos ver
un diagrama de un circuito hidráulico para máquinas que se utilizan
para la preparación de bebidas instantáneas según la presente
invención. Se proporciona un depósito 10 que está conectado a un
conducto de extracción 11 para el agua que contiene. Dicho conducto
de extracción 11 conduce el agua hacia una bomba 13 a través de un
caudalímetro 12. Dicha bomba 13 está conectada a la caldera 15
mediante una primera válvula amortiguadora de vibración 14 que
suministra el agua en dicho depósito si la presión supera un valor
límite especificado. Aguas abajo de la caldera está dispuesta la
válvula de descarga y seguridad 16 provista de una entrada y tres
salidas. Aguas abajo de dicha válvula de descarga y seguridad 16
está dispuesta una válvula de flujo de bebida 18 y un grifo de
agua/vapor 17 utilizado para ajustar el suministro de vapor o de
mezcla de agua/vapor hacia el exterior de la máquina de bebidas
instantáneas, de modo que puede utilizarse, por ejemplo, para
preparar otro tipo de bebidas.
Cuando el usuario selecciona la bebida, se
llevan a cabo las operaciones siguientes:
- 1.
- La bomba 13, presuriza el agua contenida en el circuito hidráulico.
- 2.
- Cuando la presión del circuito hidráulico supera un límite predeterminado, preferentemente definido a 3 bares aproximadamente, el agua se descarga en un depósito de recuperación 19 mediante la válvula de descarga 16.
- 3.
- Tras un tiempo predefinido, la bomba 13 se detiene y, en consecuencia, el circuito hidráulico se cierra.
- 4.
- Mediante el uso de un circuito de control y por lo menos un sensor de temperatura, la caldera 15 puede calentar el agua a un valor de temperatura predefinido.
- 5.
- En esta fase, la unidad de suministro de bebidas se coloca en la posición de funcionamiento, acoplándose a la parte de conexión terminal de contacto del conector de suministro del circuito hidráulico.
- 6.
- Cuando la presión alcanza 3 bares aproximadamente, dicha válvula de descarga 16 hace fluir el agua hacia dicha unidad de suministro.
- 7.
- La bebida se suministra a través de la válvula de flujo de bebida 18.
- 8.
- Una vez suministrada la bebida, una orden especial del circuito de control energiza la bobina de control 31 de la válvula de descarga 16 que se abre, con lo cual se reduce la presión del circuito hidráulico cuando la unidad de suministro está todavía acoplada al contacto del conector de suministro.
- 9.
- Del mismo modo, el líquido presurizado en la unidad de suministro fluye a través de un orificio con un resorte calibrado a 0,2 bares y fluye hacia el exterior del drenaje hacia dicho depósito de recuperación 19.
- 10.
- La unidad de suministro regresa a su posición inicial.
- 11.
- La operación se repite hasta la etapa 2 a fin de vaciar los posibles residuos de bebida del circuito.
Según la presente invención, el circuito
hidráulico, siguiendo la secuencia de etapas mencionadas
anteriormente, puede superar numerosas desventajas asociadas a las
máquinas de bebidas instantáneas del estado de la técnica.
Como resultado, las etapas 1 a 3 ayudarán a
retirar el agua con una temperatura inadecuada del circuito
hidráulico y precalentar todos los conductos, consiguiendo así una
bebida a la temperatura ideal.
Si la bomba no puede funcionar debido a un
funcionamiento irregular o a sobrepresión, mediante dicho
caudalímetro 12 colocado en el circuito hidráulico, la unidad de
control electrónica le avisará de que el líquido no fluye. De este
modo, el circuito se descargará y se realizarán intentos de
autorecarga. Sin la ayuda de este sistema, todo tendría que
realizarse manualmente, lo que complicaría las cosas para el
usuario.
La etapa 6 limita la presión en el circuito a un
valor típico de 3 bares aproximadamente. Esto mejorará la seguridad
y la fiabilidad de la máquina de bebidas instantáneas y también
eliminará las ráfagas en la cámara de infusión, con lo que se
conseguirá mantener una temperatura constante a valores superiores y
se conseguirá una bebida óptima.
La etapa 9, relacionada con la liberación de
presión tras la infusión, permite una mejor limpieza porque la
tableta para la preparación de la bebida está más seca y la
temperatura permanece constante.
La etapa 11 elimina el reflujo de cualquier
partícula pequeña procedente de la cámara de infusión hacia el
circuito hidráulico. Dichas partículas pueden ser dañinas porque
pueden estropear los cierres herméticos o contaminar el agua o el
vapor procedente del conducto de vapor, derivándose de ello
consecuencias organolépticas negativas en la bebida que se va a
preparar. Este resultado se consigue en los circuitos hidráulicos
incluidos en el estado de la técnica, introduciendo sistemas
especiales de válvulas unidireccionales y/o bidireccionales.
Al colocar dicha válvula de descarga y seguridad
16 en el interior del circuito hidráulico, según la presente
invención, se reducirá la presión en el interior del circuito y se
eliminará la válvula de seguridad, normalmente utilizada en las
máquinas destinadas a la preparación de bebidas instantáneas
incluidas en el estado de la técnica. Además, puesto que dicha
válvula de descarga y seguridad 16 es del tipo "deslizable",
puede conseguir un cierre hermético de tipo activo, lo que permite
reducir el ruido -puesto que la bobina requiere menos potencia
piloto teniendo en cuenta que se ayuda de la presión del circuito- y
evitar problemas de sarro, como partes que se pegan, lo que a su
vez permite su posicionamiento en la zona templada y/o calcárea del
circuito hidráulico, lo cual es perfecto para su funcionamiento.
En la figura 2, podemos ver la estructura
detallada de dicha válvula de descarga y seguridad 16. Podemos ver,
en el orden dado, la entrada de agua y vapor 20 de la caldera 15,
una primera salida de agua y vapor 21 dirigida hacia el grifo 17,
una segunda salida 22 del agua presurizada dirigida hacia la válvula
de flujo de bebida 18 y una tercera salida 23 para descargar el
agua en el depósito de recuperación 19, que es accionada por la
válvula solenoide equipada con un dispositivo limitador de presión
máxima, por ejemplo un resorte precalibrado, que permanece cerrado
durante el funcionamiento normal y se abre si la presión supera un
límite especificado, normalmente situado alrededor de los 16/20
bares, o si se envía una orden específica a la bobina de control de
la válvula solenoide.
En la figura 3, podemos ver la estructura
detallada de una forma de realización preferida de dicha válvula de
descarga y seguridad 16. Dicha salida 22, que está conectada a la
unidad de suministro de bebidas, está provista de una válvula que
cuenta con un resorte normalmente calibrado a 3 bares
aproximadamente. Además, está provista de una entrada 30 calibrada
a 0,2 bares, que permite el paso del líquido a fin de liberar
presión de la unidad de suministro de bebidas. Dicha salida 23,
utilizada para descargar agua en el depósito, está provista de una
bobina de control 31 que se energiza con una orden adecuada y de un
resorte 32 calibrado a 16/20 bares aproximadamente. Como se ha
descrito anteriormente, dicha válvula de descarga y seguridad 16 es
preferentemente del tipo "deslizante". Gracias a esto, se puede
combinar en un cuerpo la válvula de seguridad y una válvula de
intercambio doble, ubicadas entre el electropiloto y la unidad de
suministro de bebidas.
En la figura 4, podemos ver la estructura
detallada de una forma de realización preferida de dicho grifo de
aguda/vapor 17. En la figura 4a, podemos ver dicho grifo en la
primera posición, de tres posibles. Se proporciona una entrada 40 y
dos salidas 41, 42, una de las cuales, 41, está dirigida a la
boquilla de salida de la máquina utilizada para suministrar agua o
vapor mientras que la otra, 42, está dirigida, por ejemplo, hacia
posibles dispositivos conectados a la máquina de bebidas
instantáneas, como el dispositivo para preparar capuccino, según la
solicitud de patente italiana publicada No. MI2005A000880.
Adicionalmente, se proporciona una palanca de grifo 43, un soporte
44 provisto de sensores para detectar la posición de dicha palanca
43 y una corredera 45 que abre y cierra el paso de dicho grifo
17.
Las figuras 4b y 4c muestran otras dos
posiciones que puede alcanzar dicho grifo 17. La selección de las
salidas se realiza girando la palanca del grifo 43. Dicha palanca
43 está conectada a dicha corredera 45 que abre o cierra las
salidas, según la posición, seleccionando la salida necesaria. La
posición de dicha palanca 43 se detecta mediante sensores, por
ejemplo sensores REED, colocados en el soporte del grifo y mediante
un imán 46 colocado en dicha palanca 43. Cada posición de la
palanca 43 corresponde a una función específica; por ejemplo, la
posición 1 suministra agua y vapor al grifo, la caldera calienta el
agua a la temperatura adecuada y la bomba suministra la mezcla de
agua/vapor.
Claims (16)
1. Circuito hidráulico para máquinas de bebidas
instantáneas que comprende un depósito (10), un conducto de
extracción de agua (11) contenido en dicho depósito (10), un
caudalímetro (12) conectado a dicho conducto de extracción (11),
una bomba (13), una primera válvula amortiguadora de vibraciones
(14), una caldera (15), una segunda válvula de descarga y seguridad
(16), un grifo de agua/vapor (17), una tercera válvula de flujo de
bebida (18), un depósito de recuperación (19), comprendiendo dicha
válvula de descarga y seguridad (16) una entrada de agua/vapor
(20), una primera salida de agua/vapor (21) dirigida a dicho grifo
(17), una segunda salida (22) del agua presurizada dirigida a dicha
válvula de flujo de bebida (18) y una tercera salida (23) para
descargar agua en el depósito de recuperación (19), estando
controlada dicha tercera salida (23) por una válvula solenoide
equipada con una bobina de control (31), caracterizado porque
dicha válvula solenoide está equipada con un primer dispositivo
limitador de presión máxima.
2. Circuito hidráulico para máquinas de bebidas
instantáneas según la reivindicación 1, en el que dicho primer
dispositivo limitador de presión máxima comprende un primer resorte
precalibrado (32).
3. Circuito hidráulico para máquinas de bebidas
instantáneas según cualesquiera de las reivindicaciones anteriores,
en el que dicha segunda salida (22) conectada a una unidad de
suministro de bebida está provista de un segundo dispositivo
limitador de presión máxima.
4. Circuito hidráulico para máquinas de bebidas
instantáneas según la reivindicación 3, en el que dicho segundo
dispositivo limitador de presión máxima comprende un segundo resorte
precalibrado.
5. Circuito hidráulico para máquinas de bebidas
instantáneas según las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha
segunda salida (22) conectada a una unidad de suministro de bebida
está provista asimismo de una entrada (30) que está provista de una
válvula equipada con un tercer dispositivo limitador de presión
máxima que permite el paso de un líquido para liberar la presión de
la unidad de suministro de bebida.
6. Circuito hidráulico para máquinas de bebidas
instantáneas según la reivindicación 5, en el que dicho tercer
dispositivo limitador de presión máxima comprende un resorte
precalibrado.
7. Circuito hidráulico para máquinas de bebidas
instantáneas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
en el que dicha válvula de descarga y seguridad (16) es del tipo
"deslizante".
8. Circuito hidráulico para máquinas de bebidas
instantáneas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
en el que dicho grifo (17) comprende una entrada (40), una primera
salida (41), una segunda salida (42), una palanca de grifo (43), un
soporte (44) provisto de sensores para detectar la posición de dicha
palanca (43) y una corredera (45) capaz de abrir y cerrar los pasos
de dicho grifo (17).
9. Circuito hidráulico para máquinas de bebidas
instantáneas según la reivindicación 8, en el que dicho grifo está
provisto de un dispositivo para determinar la posición de dicha
corredera (45).
10. Circuito hidráulico para máquinas de bebidas
instantáneas según la reivindicación 9, en el que dicho dispositivo
para determinar la posición de dicha corredera (45) comprende por lo
menos un sensor REED y por lo menos un
imán (46).
imán (46).
11. Válvula de descarga y seguridad (16) que se
puede utilizar para un circuito hidráulico para máquinas de bebidas
instantáneas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 que
comprende una entrada de agua/vapor (20), una primera salida de
agua/vapor (21) dirigida a dicho grifo (17), una segunda salida (22)
del agua presurizada dirigida a dicha válvula de flujo de bebida
(18) y una tercera salida (23) para descargar agua en el depósito
de recuperación (19) caracterizada porque dicha tercera
salida (23) está controlada por una válvula solenoide equipada con
un dispositivo limitador de presión máxima que permanece cerrado
durante el funcionamiento normal y se abre si la presión supera un
límite determinado, o si se envía una orden específica a la bobina
de control de dicha válvula solenoide.
12. Válvula de descarga y seguridad (16) según
la reivindicación 11, caracterizada porque dicho dispositivo
limitador de presión máxima es un resorte precalibrado.
13. Válvula de descarga y seguridad (16) según
la reivindicación 12, caracterizada porque dicha salida (22),
conectada a una unidad de suministro de bebida, comprende: una
válvula provista de un resorte calibrado a 3 bares aproximadamente;
y una entrada (30) calibrada a 0,2 bares aproximadamente, adaptada
para permitir el paso del líquido a fin de liberar la presión de la
unidad de suministro de bebida.
14. Válvula de descarga y seguridad (16) según
la reivindicación 13, caracterizada porque dicha salida (23),
utilizada para descargar agua en el depósito, está provista de una
bobina de control (31) que se activa con una orden adecuada y con
un resorte (32) calibrado a 16/20 bares aproximadamente.
15. Válvula de descarga y seguridad (16) según
las reivindicaciones 11 a 14, caracterizada porque es del
tipo "deslizante".
16. Procedimiento para la preparación de bebidas
instantáneas con un circuito hidráulico según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende las
etapas siguientes:
- a)
- presurizar el agua contenida en el circuito hidráulico con la bomba (13).
- b)
- cuando la presión del circuito hidráulico supera un límite predeterminado, descargar el agua en un depósito de recuperación (19) a través de la válvula de descarga y seguridad (16).
- c)
- tras un tiempo predefinido, detener la bomba (13) y cerrar el circuito hidráulico.
- d)
- calentar el agua con la caldera (15) hasta un valor de temperatura predefinido mediante un circuito de control y por lo menos un sensor de temperatura.
- e)
- colocar una unidad de suministro de bebida en la posición de funcionamiento, acoplándola a una parte de conexión terminal de contacto del conector de suministro del circuito hidráulico.
- f)
- tras alcanzar un límite de presión, hacer fluir el agua por el interior de dicha unidad de suministro a través de dicha válvula de descarga y seguridad (16).
- g)
- suministrar la bebida a través de la válvula de flujo de bebida (18).
- h)
- una vez suministrada la bebida, reducir la presión del circuito hidráulico mientras la unidad de suministro todavía está acoplada al contacto del conector de suministro mediante una orden especial procedente del circuito de control que activa la bobina de control (31) de la válvula de descarga y seguridad (16) que se abrirá.
- i)
- hacer fluir el líquido presurizado en la unidad de suministro a través de un orificio con un resorte calibrado a 0,2 bares de un drenaje hacia dicho depósito de recuperación (19).
- j)
- recolocar la unidad de suministro a su posición inicial.
- k)
- repetir la operación de la etapa b) para vaciar los posibles residuos de bebida del circuito.
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