ES2338345T3 - Dispositivo para producir cafe. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para producir café, que comprende una cámara de infusión definida por lo menos por dos partes (1, 3) que pueden desplazarse una en relación con la otra para cerrar y abrir la cámara de infusión, un conducto (7, 9) para suministrar agua caliente presurizada a dicha cámara de infusión; por lo menos una bomba (13) para suministrar agua caliente presurizada a dicha cámara de infusión; una unidad distribuidora (16) destinada a distribuir café de la cámara de infusión; en el que: dicha unidad distribuidora (16) presenta por lo menos una primera configuración y una segunda configuración, según el tipo de café que se va a distribuir; dichas dos partes (1, 3) que definen la cámara de infusión tienen por lo menos una primera posición recíproca para definir un volumen de infusión mayor y una segunda posición recíproca para definir un volumen de infusión menor; definiendo dichas dos partes (1, 3) la cámara de infusión están conectadas funcionalmente a dicha unidad distribuidora (16), de tal modo que se conmuta la unidad distribuidora a una u otra de dichas por lo menos dos configuraciones según la posición recíproca que adoptan dichas partes que definen la cámara de infusión; dicha unidad distribuidora (16) comprende un primer paso (17) con una sección transversal mayor para distribuir café a una primera presión, y un segundo paso (21) con una sección transversal menor para distribuir café a una segunda presión, siendo dicha segunda presión mayor que dicha primera presión; un elemento de cierre (27) está asociado a dicho primer paso (17); y dicho elemento de cierre está dispuesto y controlado para ser conducido a la posición de cierre de dicho primer paso (17) cuando dichas dos partes (1, 3) que definen la cámara de infusión son conducidas a la segunda posición recíproca, caracterizado porque dicho elemento de cierre (27) es controlado directamente por una de dichas partes (1, 3) que definen la cámara de infusión.

Description

Dispositivo para producir café.

Campo técnico

La presente invención se refiere a mejoras introducidas en dispositivos o máquinas para producir café, tanto para uso doméstico como para uso profesional y comercial, por ejemplo, en máquinas expendedoras.

Técnica anterior

Actualmente, están disponibles unas máquinas para producir café expreso, que comprenden una cámara de infusión, en el interior de la cual se coloca una carga de café molido o un sobre individual, en forma de cápsula, cartucho, contenedor o similar que contiene polvos de café, y a través de la cual se hace fluir posteriormente agua presurizada a una temperatura lo suficientemente alta para extraer los sabores de los polvos de café, con lo que se prepara la
bebida.

Las características de la bebida que se puede obtener con estas máquinas pueden variar asimismo en función de los parámetros que proporciona el usuario. Por ejemplo, estas máquinas pueden producir el café expreso a presión elevada, formando la espuma típica que distingue esta bebida, o un café más largo, tal como un café de filtro o lo que se llama el café preparado recientemente, que se produce con unas presiones inferiores y unas cantidades mayores de agua.

Unas soluciones adecuadas para seleccionar la calidad del café que se obtiene se utilizan actualmente tanto en las máquinas de uso privado o doméstico como en las máquinas de uso comercial o profesional, o en las máquinas expendedoras en las que la administración de café es sujeta al pago (con monedas o tarjetas de prepago) del coste de la bebida.

El documento EP-A-1133944 da a conocer una máquina para producir café, en la que la cámara de infusión está dotada de un dispositivo distribuidor diseñado para poder producir, tal como lo selecciona el usuario, diferentes calidades o tipos de café, por ejemplo, con una concentración mayor o menor de café. Más específicamente, la publicación del documento EP-A-1133944 describe un dispositivo para producir café que comprende una línea de suministro de agua caliente alimentada desde una bomba, un dispositivo distribuidor de café, una cámara de infusión en la que fluye la línea de suministro de agua caliente y de la que fluye el conducto distribuidor de café, que forma parte del dispositivo distribuidor. La cámara de infusión está definida por unas partes recíprocamente móviles, una de las cuales presenta la forma de un pistón, que se desliza con respecto a un cilindro. Con el fin de permitir distribuir diferentes calidades de café, una válvula está dispuesta en el dispositivo distribuidor, y está dotada de un elemento tapón asociado con un muelle precargado, y de unos medios para permitir una modificación de la sección transversal del conducto de salida del café, con el fin de proporcionar un primer paso con una sección transversal menor que funciona a una presión más elevada y con un caudal inferior, y un segundo paso con una sección transversal mayor para funcionar a un caudal más elevado y a una presión inferior.

En particular, una de las formas de realización descritas en el documento EP-A-1133944 está provista de una válvula destinada a regular el caudal y un estrangulador, que se puede controlar manualmente o mediante un accionador, fijado por el usuario de la máquina, para aumentar o reducir la sección transversal del paso para el café. Al modificar la sección del paso se puede generar una presión mayor o menor en el interior de la cámara de infusión, modificando así también el flujo de café que se distribuye y el agua suministrada a dicha cámara de infusión, obteniendo así las diferentes calidades de café, que pueden ser seleccionadas por el usuario.

Para unas funciones y objetivos similares, la publicación posterior EP-A-1267685 describe una máquina para producir café, en la que se modifica la sección transversal del paso del café para conmutar desde una sección transversal grande hasta una sección transversal más reducida o viceversa, actuando sobre el funcionamiento de la bomba que suministra el agua presurizada. Más en particular, en el documento EP-A-1267685 está prevista una válvula distribuidora de café, diseñada para reaccionar automáticamente a la presión de suministro del agua, de modo que una presión de suministro elevada provoca la obturación de la válvula y por lo tanto un flujo hacia el exterior más lento del café. Al hacer que la bomba suministre el agua a una presión inferior, y por lo tanto, por ejemplo, haciendo que la bomba funcione a una potencia debajo de su potencia nominal, la presión de suministro del agua en la cámara de infusión es inferior al valor que provoca la obturación automática de la válvula de salida de café. El caudal del agua, y por lo tanto, del café distribuido, es más elevado que en el caso anterior y la presión de producción es inferior, para obtener un café menos intenso que el café que se obtiene que el suministro de agua a una presión elevada.

Por lo tanto, la máquina que se describe en el documento EP-A-1267685 requiere para su funcionamiento controlar la bomba. Haciendo funcionar la bomba a diferentes presiones puede provocar una modificación de la estructura de la válvula distribuidora de bebidas y por lo tanto, se pueden obtener unas calidades diferentes de café.

El documento DE-A-3316157 da a conocer una máquina de café provista de una cámara de infusión que puede adoptar dos posiciones diferentes, que corresponden a un volumen mayor o menor, respectivamente. La cámara de infusión está formada por dos partes, una de la cuales está fija y la otra es móvil. La parte móvil está conectada a un vástago de control. Un motor actúa sobre el vástago de control para abrir y cerrar la cámara de infusión. Asimismo el vástago abre uno o el otro de los dos diferentes conductos distribuidores de café, que presentan unas secciones transversales diferentes.

Objetivos y exposición de la invención

El objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo o máquina para producir café que, de forma sencilla y fiable, permite producir café de diferentes tipos o calidades. Según una forma de realización en particular, el objetivo de la presente invención consiste en producir una máquina que, de forma sencilla, fiable y fácilmente controlable, pueda producir café a presión elevada, típicamente el café expreso, y café de filtro a presión inferior, es decir, lo que se denomina el café preparado recientemente.

Una máquina de café según la invención se define en la reivindicación 1. Las características y las formas de realización ventajosas adicionales de la máquina de café según la invención, están expuestas en las reivindicaciones subordinadas.

Esencialmente, según un primer aspecto, la invención se refiere a un dispositivo o a una máquina para producir café, que comprende una cámara de infusión definida por lo menos por dos partes capaces de desplazarse una en relación con la otra para cerrar y abrir dicha cámara de infusión, un conducto para suministrar agua caliente presurizada a la cámara de infusión, por lo menos una bomba para suministrar el agua caliente presurizada a dicha cámara de infusión, una unidad distribuidora destinada a distribuir café desde la cámara de infusión hacia una boca distribuidora o similar. De forma característica, según la invención, dicha unidad distribuidora presenta por lo menos una primera configuración y una segunda configuración, según el tipo de café a distribuir; las dos partes que definen la cámara de infusión tienen por lo menos una primera posición recíproca para definir un volumen de infusión mayor, y una segunda posición recíproca para definir un volumen de infusión inferior; las dos partes que definen la cámara de infusión están conectadas funcionalmente a dicha unidad distribuidora, de modo que se conmuta la unidad distribuidora entre una u otra de dichas por lo menos dos configuraciones según la posición recíproca que adoptan dichas partes que definen la cámara de infusión.

De este modo, se obtiene un dispositivo que, con una estructura sumamente simple y fiable, puede distribuir café con características variables, incluso en gran medida, por ejemplo desde un expreso espeso con espuma, hasta un café largo, conocido como un café americano, café preparado recientemente o café de filtro. Asimismo, el dispositivo permite utilizar contenedores o cápsulas de diferentes dimensiones en un único distribuidor, gracias a la posibilidad de obtener unas porciones de cierre en diferentes posiciones de la cámara de infusión, lo que conlleva una diferente conmutación de la unidad distribuidora.

En principio, la conmutación de la unidad distribuidora se puede conseguir, por ejemplo, mediante un control eléctrico, que se hace funcionar directamente mediante una u otra de las dos partes capaces de desplazarse recíprocamente y que definen la cámara de infusión. Por ejemplo, el control eléctrico puede actuar sobre una válvula para limitar parcialmente el flujo a través de la unidad distribuidora. Esta limitación parcial se puede conseguir cerrando completamente uno o varios de una pluralidad de pasos, o obturando uno o varios de los pasos. Por ejemplo, una parte móvil de la cámara de infusión puede actuar sobre uno o varios interruptores que controlan la conmutación de la unidad distribuidora.

Sin embargo, con el fin de conseguir un dispositivo más sencillo y fiable, con una construcción y gestión más fácil, en una forma de realización particularmente ventajosa de la invención, por lo menos una de la dos partes que definen la cámara de infusión, está dispuesta y diseñada para actuar mecánicamente sobre dicha unidad distribuidora para realizar la conmutación en función de la posición recíproca que adoptan dichas dos partes que definen la cámara de infusión. De este modo, con un accionador individual, controlado adecuadamente, se puede controlar el cierre de la cámara de infusión en una u otra de dos o varias posiciones alternativas de cierre, lo que define unos diferentes volúmenes de infusión y en cada una de dichas posiciones la unidad distribuidora está conmutada a la condición adecuada de funcionamiento, sin la necesidad de más formas, mecanismos o circuitos de control y, si se desea, sin la necesidad de actuar sobre la bomba o las bombas de suministro de agua caliente. Esto hace que el dispositivo sea sumamente sencillo, duradero, fiable y económico.

Por ejemplo y típicamente, una de las partes que definen la cámara de infusión se puede fijar con respecto a una estructura que soporta una carga, y la otra parte puede ser móvil y diseñada para actuar mecánicamente sobre la unidad distribuidora y realizar la conmutación según la posición con respecto a la parte fija. Ventajosamente, la unidad distribuidora puede ser solidaria con la primera de dichas dos partes que definen la cámara de infusión, es decir, con la parte fija con respecto a la estructura de la máquina o el dispositivo.

En una forma de realización preferida de la invención, la unidad distribuidora comprende un primer paso con una sección transversal mayor para distribuir café a una primera presión inferior (preparada recientemente), y un segundo paso con una sección transversal menor para distribuir café a una segunda presión más elevada (expreso). Además, un elemento de cierre puede estar asociado ventajosamente con dicho primer paso, dispuesto y controlado para que sea llevado a la posición cerrada del primer paso cuando dichas dos partes que definen la cámara de infusión son llevadas a la segunda posición recíproca. De este modo, únicamente el segundo paso con la sección transversal menor, adecuada para provocar la infusión del café a una presión elevada, por ejemplo para producir café expreso, permanece abierto. En un dispositivo configurado de este modo, el elemento de cierre, para cerrar el primer paso, es controlado de forma mecánica directamente por una de las partes que definen la cámara de infusión.

Cuando la unidad distribuidora está fija con respecto a una primera de las por lo menos dos partes mencionadas anteriormente que definen la cámara de infusión, la segunda de dichas partes, que es móvil con respecto a la primera, puede presentar un borde que actúa sobre la unidad distribuidora, por ejemplo directamente sobre dicho elemento de cierre. Esto permite evitar cualquier tipo de transmisión o conexión mecánica, sin excluir a la vez la posibilidad de realizar la conmutación mecánicamente según la posición recíproca de las dos partes que definen la cámara de infusión, pero, por ejemplo, con la interposición de un elemento de transmisión de un movimiento de control, en lugar de realizarlo directamente. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando la unidad distribuidora no es solidaria con la parte fija de la cámara de infusión, o no está aplicada en la estrecha proximidad de la parte móvil, que control la conmutación de la misma.

El segundo paso de la unidad distribuidora puede estar dotado, de forma ventajosa, de una válvula de contrapresión. La válvula de contrapresión se prevé a modo de elemento que permite mantener una presión más elevada que la presión que se obtendría si no estuviera presente esta válvula, en la entrada de dicho paso o en el interior de la cámara de infusión. De este modo, la presión a la que se extraen los sabores de los polvos de café puede ser aumentada, incluso considerablemente. Típicamente, esta presión puede estar comprendida entre 5 y 15 bares, valores que, no obstante, se tienen que considerar como indicativos y no limitativos. Con las presiones elevadas, en la proximidad del límite superior, se obtienen unas bebidas más intensas con la espuma típica que es característica del café
expreso.

Con el fin de conferirle al dispositivo un uso más flexible, según una posible forma de realización se puede regular la válvula de contrapresión para aumentar o reducir la presión de extracción. Esto constituye otro parámetro variable en el establecimiento de las condiciones de infusión, y por lo tanto, en la calidad de la bebida que se puede obtener.

Además de, o como alternativa a una sencilla válvula de contrapresión, se puede asociar al segundo paso de la unidad distribuidora una válvula para regular el caudal, tal como se describirá haciendo referencia a una forma de realización específica de la invención. A su vez, esta válvula puede ser regulada por el usuario, para conseguir otro grado de flexibilidad en establecer las condiciones de infusión. Se puede realizar la regulación directamente, por ejemplo actuando sobre un dispositivo helicoidal, o, y preferiblemente, mediante un accionador electromecánico y hidráulico, que responde a un mando transmitido por una unidad de control.

De hecho, el dispositivo puede estar provisto, de forma conveniente, de una unidad de control que gestiona los distintos ajustes y regulaciones, de modo que el tipo y las características de la bebida pueden ser fijados por el usuario mediante una interfaz sencilla e intuitiva, proporcionándose una unidad programable para establecer la regulación de las distintas partes de la máquina.

De forma preferida y ventajosa, la bomba o las bombas del dispositivo son bombas de vibración, dotadas de un accionador que comprende un electroimán, un pistón y una fuente de energía eléctrica que se consigue atravesando un diodo de una corriente alternativa, con una forma de onda sinusoidal. Asimismo, seria posible utilizar otros tipos de bombas. Asimismo, pueden haber dos o más bombas, idénticas la una a la otra o diferentes, por ejemplo, en cuanto a la potencia, el suministro de presión, el caudal, etc. Estas bombas pueden ser activadas de forma alternativa entre ellas, o según distintas variaciones entre sí, en función de las condiciones de distribución e infusión.

En una forma de realización preferida, sin embargo, está prevista una bomba (o un grupo de bombas), controlada siempre de modo que suministra la presión máxima compatible con las características del circuito hidráulico conectado al lado de suministro de la bomba, en cualquier condición cerrada o abierta de dicho primer y segundo paso del dispositivo distribuidor. En este caso, por lo tanto, la bomba está diseñada y controlada para funcionar siempre en la misma curva de característica, con independencia de las condiciones de conmutación de la unidad distribuidora.

Si la bomba está controlada para funcionar en distintas condiciones de funcionamiento según las características deseadas del café, se puede obturar al suministrarle energía de forma intermitente y/o con una tensión cortada. La obturación o la modificación controlada de las condiciones de suministro de la bomba resulta particularmente ventajosa cuando se conmuta la unidad distribuidora para distribuir café de filtro o lo que llaman el café preparado recientemente.

Otras características y formas de realización ventajosas del dispositivo según la invención se indican en las reivindicaciones adjuntas, y se describirán haciendo referencia a ejemplos de formas de realización.

Breve descripción de los dibujos

La invención se facilitará la comprensión de la invención a partir de la siguiente descripción y los dibujos adjuntos, que ilustran unas formas de realización prácticas y no limitativas de la invención. Más en particular, los dibujos ilustran lo siguiente:

las figuras 1 a 5 representan una sección longitudinal esquemática de un dispositivo según la invención en una primera forma de realización y en diferentes fases de funcionamiento;

la figura 6 representa un diagrama de la curva característica de la presión-caudal de la bomba, por ejemplo una bomba de vibración, que se puede utilizar en el dispositivo según la invención;

la figura 7 ilustra una vista en planta de una unidad de infusión para un dispositivo según la invención en una forma de realización mejorada del dispositivo;

las figuras 8 y 9 ilustran unas secciones a lo largo de las líneas VIII-VIII y IX-IX de la figura 7, en una primera condición de funcionamiento para distribuir el café expreso;

la figura 10 ilustra un detalle ampliado en sección según la línea X-X de la figura 7 del dispositivo en la configuración de las figuras 8 y 9;

las figuras 11 y 12 son unas figuras equivalentes a la figura 9 y 10 del dispositivo en una configuración para distribuir café de filtro o preparado recientemente;

la figura 13 ilustra una sección ampliada del conducto o paso distribuidor, estando modificada la sección mayor en una forma de realización y en una sección análoga a la de la figura 10;

la figura 14 ilustra una sección del detalle del paso con una sección menor en una forma de realización modificada y con una regulación manual de la calidad del café;

la figura 15 ilustra una vista en perspectiva de la máquina de café dotada de la unidad de infusión similar a la de las figuras 7 a 12; y

las figuras 15 y 16 ilustran unos diagramas de la forma de onda de la tensión de suministro de la bomba en una configuración con bomba que se puede obturar.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas de la invención

Las figuras 1 a 5 ilustran el principio en el que se basa la invención haciendo referencia a una configuración esquemática. Las figuras representan exclusivamente los elementos de una máquina o de un dispositivo para producir café, que son necesarios para comprender la presente invención, mientras que los elementos que forman parte de la máquina, pero son conocidos en sí y no son necesarios para entender la invención, han sido omitidos.

Más en particular, las figuras ilustran la cámara de infusión con los componentes que lo componen y, de forma esquemática, los mecanismos de apertura y cierre de la cámara de infusión y el suministro del agua presurizada.

Dos partes o porciones desplazables entre sí, indicadas en general con los números de referencia 1 y 3, definen una cámara de infusión en cuyo interior se colocan los polvos de café para producir la bebida. A continuación, se hace referencia a un sistema para preparar la bebida mediante polvos de café cargados directamente en la cámara de infusión, y comprimidos en ella para formar una carga o pastilla de polvos de café. Sin embargo, asimismo sería posible utilizar unos sobres individuales de polvos de café, tales como cápsulas o cartuchos perforables, contenedores o similares, que se introducen individualmente en la cámara de infusión. En este caso, si resulta necesario, la cámara puede presentar unas perforaciones adecuadas para perforar las paredes del cartucho o cápsula y permitir el flujo hacia adentro de agua presurizada y la extracción de la bebida del sobre individual.

En el ejemplo esquemático que se ha ilustrado, la parte o porción inferior 3 se puede desplazar, y adopta la estructura de un cilindro con una cavidad 3A que define el volumen interior de la cámara de infusión, cuya base se indica con el número de referencia 3B, y dispuesto adyacente a ello se prevé un expulsor 5 dotado de un filtro. Tal como se explica a continuación, la finalidad del expulsor 5 consiste en expulsar los polvos de café gastados una vez administrada la bebida. Está previsto un orificio 7 para suministrar agua caliente presurizada, procedente de una línea de agua 9, a la cámara de infusión. El agua es arrastrada desde una reserva indicada de forma esquemática con el número de referencia 11, mediante una bomba 13, y dispuesto corriente abajo de ella se prevé un elemento de calefacción, por ejemplo, una caldera instantánea accionada eléctricamente, indicada esquemáticamente con el número de referencia 15, que calienta el agua presurizada en la bomba 13 hasta alcanzar la temperatura deseada.

La parte o la porción 1 está fija y un dispositivo o unidad distribuidora de café es solidaria con ella, que, en este ejemplo, incluye un primer paso o conducto 17 con una sección transversal mayor, con una entrada 17A, orientada hacia el volumen interior 3A de la cámara de infusión, y una salida 17B que conecta a una línea distribuidora de bebida, indicada esquemáticamente con el número de referencia 19 y que termina de una manera en sí conocida en una boca 19A de la que se suministra el café para recogerlo en una taza T u otro recipiente colocado específicamente debajo de la boca 19A.

La unidad distribuidora, indicada con el número de referencia 16, incluye asimismo un segundo paso 21 con una sección transversal sustancialmente menor que el paso 17 y provisto de una entrada 21A, asimismo orientada hacia el volumen interior 3A de la cámara de infusión y dotado, en el extremo opuesto con respecto a la entrada 21A, de una válvula de mariposa, o un estrangulador 23. Corriente abajo de la válvula de mariposa 23 la salida del segundo paso 21 está conectada a la línea distribuidora de café 19 mediante una línea 25.

En asociación con el primer paso o conducto 17 con la sección transversal mayor está previsto un elemento de cierre 27, representado esquemáticamente por un cursor que se desplaza en sentido transversal con respecto al eje del conducto o paso 17, y provisto de un disco de accionamiento 27A, que coopera, tal como se explica a continuación, con un borde anular 3C de la parte móvil 3 que constituye, conjuntamente con la parte fija 1, la cámara de infusión.

La parte móvil 3 recibe un movimiento según la flecha f3 generado por un mecanismo cinemático, representado esquemáticamente por un sistema de varilla-manivela compuesto por un excéntrico 28 y una biela 29. Un mecanismo cinemático, no representado, hace funcionar el expulsor 5. En la práctica, los desplazamientos tanto del expulsor 5 como de la parte 3 de la cámara de infusión pueden ser generados con un mecanismo cinemático, en sí conocido y que se utiliza, por ejemplo, en máquinas producidas por Saeco International Group S.p.A., y conocida con los nombres comerciales Idea, SG500, FS400, Royal, SG200, Magic, Incanto, Vienna y otros. Este mecanismo cinemático se describe asimismo en el documento EP-A-0154206, al cual se puede hacer referencia para mayor detalle.

Asimismo, la figura 1 indica esquemáticamente un motor 32 que controla el giro del excéntrico 28. La unidad de control, indicada esquemáticamente con el número de referencia 33, es, por ejemplo, un microprocesador, con una interfaz adecuada para el usuario indicada esquemáticamente con el número de referencia 35, y conectada al motor 32 para controlar los movimientos del excéntrico 28.

El ciclo de funcionamiento del dispositivo descrito anteriormente haciendo referencia a la figura 1 es representado esquemáticamente en la secuencia en las figuras 2, 3 y 5 ó 2, 4 y 5, en dos modos de uso diferentes. En la figura 2, la parte móvil 3 se encuentra en su posición inferior, que corresponde precisamente al centro inferior del mecanismo cinemático del excéntrico 28 y de la biela 29.

En esta posición, mediante un dispositivo de carga 36, indicado esquemáticamente en la figura 2 y conocido en sí, se cargan los polvos de café en el compartimiento 3A en el interior de la parte móvil 3.

La figura 3 ilustra la posición de cierre de la cámara de infusión, siendo alcanzada dicha posición llevando la parte móvil 3 con su borde 3C a una mayor altura con respecto al lado inferior de la parte fija 1. La figura 3 representa una de dichas por lo menos dos posibles alternativas posiciones de funcionamiento que el dispositivo puede adoptar. En esta posición, el borde 3C de la parte móvil 3 se encuentra en la proximidad o en contacto con el disco inferior 27A del elemento de cierre 27, aunque sin conducir al mismo a la posición cerrada. El volumen interior de la cámara de infusión definida por el acoplamiento de las partes 1 y 3 es relativamente grande y los polvos de café contenidos en esta cámara han sido comprimidos relativamente poco. El grado de compresión de los polvos de café depende de la calidad de café que se coloca en el volumen 3A y de la posición final que adopta la parte móvil 3.

En este punto, se hace funcionar la bomba 13 para distribuir el café. Ventajosamente, esto puede ser diseñado y controlado para funcionar siempre en una curva característica individual, que corresponde a su potencia máxima. Dado que el elemento de cierre 27 no ha cerrado el paso 17 con la sección transversal mayor y dado que los polvos de café en la cámara de infusión son comprimidos únicamente de forma moderada, la pérdida de carga a lo largo del trayecto del agua y de la bebida que es producida por el dispositivo, se ve reducida y como consecuencia de ello, la bomba 13 suministra un caudal elevado de agua a presión baja, por ejemplo, típicamente a 3 bares, considerándose dicho valor como indicativo y no limitativo. Con esta presión, el estrangulador 23 puede estar cerrado completamente de tal modo que el café que fluye desde la cámara de infusión atraviesa exclusivamente el primer paso o conducto 17 de sección transversal mayor. Asimismo, sería posible que el estrangulador 23 se abriera ligeramente, en cuyo caso una parte del café administrado atravesará el paso 21 y la línea 25 y será unido de nuevo en la línea 19 con el flujo principal de café administrado a través del paso 17.

El café producido de este modo presentará las características de café de filtro o preparado recientemente.

Sin embargo, se puede conducir el mismo dispositivo a una condición de funcionamiento para producir café expreso o de todas formas un café más intenso y espeso, al funcionar a una presión más elevada y con un caudal inferior de agua suministrada de la bomba 13. En este caso, las partes del dispositivo descritas anteriormente presentarán la configuración ilustrada en la figura 4, en la que los polvos de café introducidos en la cámara de infusión son comprimidos en mayor medida, a continuación del desplazamiento ascendente mayor de la parte móvil 3 y la consiguiente reducción del volumen 3A de la cámara de infusión. La compactación de los polvos de café puede ser mayor, con respecto a la configuración de la figura 3, asimismo debido a que se coloca una cantidad mayor de polvos en el volumen 3A de la cámara de infusión.

El desplazamiento ascendente mayor de la parte o porción móvil 3 provoca asimismo un consiguiente cierre, mediante el elemento de cierre 27, del paso 17 con una sección mayor.

Como consecuencia de ello, a lo largo de la trayectoria del líquido desde la bomba hasta la boca distribuidora 19A, se producirá una pérdida de carga sustancialmente mayor que la que se obtuvo en la configuración de la figura 3. Esto se debe tanto a que los polvos de café en la cámara de infusión han sido comprimidos en mayor grado, como a que, principalmente, el paso 17 ha sido cerrado y como consecuencia, el café producido en la cámara de infusión debe atravesar el paso o conducto más estrecho 21. Este paso es cerrado por el estrangulador 23, que provoca el aumento en la presión en la salida de la bomba hasta que se alcanza una presión adecuada en el conducto 21 para abrir el estrangulador o la válvula de mariposa 23. Esta presión puede ser establecida o bien en la fábrica o bien durante la instalación, al actuar sobre un elemento elástico 23A que actúa sobre un elemento de cierre 23B (por ejemplo, una aguja o bola). Asimismo, sería posible que la presión límite a la que se abre el estrangulador 23 sea regulable por el usuario, por ejemplo mediante un elemento de ajuste que modifica el grado de precarga del muelle u otro elemento elástico 23A.

De todas formas, la bomba 13 en este caso suministrará (estando cerrado el paso 17) un caudal inferior a una presión más elevada que en la configuración de la figura 3. Si la bomba está diseñada y controlada para funcionar siempre a la potencia máxima, en la práctica tendrá un punto de funcionamiento en la misma curva característica que el punto de funcionamiento de la configuración de la figura 3.

Mientras que en el caso de la figura 3 el agua suministrada desde la bomba podría estar a una presión de aproximadamente 3 bares, en el caso de la figura 4, la presión de suministro del café de la cámara de infusión puede ser regulada, por ejemplo, a 7 bares, o a valores incluso más elevados, por ejemplo típicamente hasta 15 bares, mediante una calibración adecuada del estrangulador 23 y de su muelle de compresión 23A. Sin embargo, estos valores de presión deben ser considerados indicativos y no limitativos y pueden variar, por ejemplo, según el tipo de máquina (para uso doméstico, profesional, una máquina expendedora o similar).

El diagrama de la figura 6 representa esquemáticamente una curva característica C de la bomba 13, indicándose los valores de presión en el eje de ordenada y los valores de caudal en volumen de agua indicándose en el eje abscisa. Dos puntos A y B están indicados en la curva característica C, que corresponden al funcionamiento de la bomba en el caso del paso 17 abierto (véase la figura 3) y en el caso del paso 17 cerrado (véase la figura 4). Los caudales en las dos condiciones se indican con H_{A} y H_{B}, mientras que las presiones respectivas están indicadas con P_{A} y P_{B}. Se entiende que los dos puntos de funcionamiento A y B de la bomba son la consecuencia directa de la diferente pérdida de presión a lo largo de la trayectoria del líquido en el interior del dispositivo como resultado del cierre del paso 17 y, en menor medida, del diferente grado de compresión de los polvos de café en la cámara de infusión.

Por lo tanto, simplemente controlando el desplazamiento de la parte móvil 3 de la cámara de infusión y alcanzando una u otra de las dos posiciones ilustradas en las figuras 3 y 4, se pueden obtener unas calidades de café sustancialmente diferentes con la misma unidad distribuidora sin la necesidad de ninguna operación para regular la bomba. Como consecuencia de ello, esto se puede diseñar para funcionar de forma óptima (es decir, con eficacia máxima) en una curva característica individual, que será la que se utiliza (la curva C de la figura 6) en todas las condiciones de funcionamiento de la unidad. Sin embargo, asimismo sería posible añadir un control de bomba a la configuración descrita para modificar las condiciones de funcionamiento de la misma.

La figura 5 ilustra la etapa posterior a la que distribuye el café, en la que la parte móvil 3 se devuelve hacia abajo mientras que se hace funcionar el expulsor 5 para expulsar los polvos de café gastados de la cámara de infusión y colocar la unidad distribuidora para un nuevo ciclo de funcionamiento.

Las figuras 7 a 12 ilustran la aplicación práctica de la invención en una unidad distribuidora del tipo que se utiliza actualmente en numerosas máquinas de café producidas por Saeco International Group S.p.A. y que se describe, por ejemplo en el documento EP-A-0154206. Las partes equivalentes a las que se han ilustrado en el ejemplo esquemático de las figuras anteriores, están indicadas con los mismos números de referencia. Estas figuras ilustran las partes 1 y 3 (fija y móvil respectivamente) que definen la cámara de infusión, cuyo volumen interior se indica con la referencia 3A. El disco para extraer o expulsar los polvos de café gastados está indicado con la referencia 5, y es controlado por un mecanismo de palanca formado por una palanca 6 que oscila alrededor de un eje fijo y está articulado en el punto 10 a un vástago 8 fijado rígidamente al disco 5. Una manivela está indicada con la referencia 28, que es equivalente funcionalmente al excéntrico 28 y está conectada a la biela 29 para controlar el movimiento de la parte móvil 3 con respecto a la parte fija 1. Una estructura de soporte fija está indicada con la referencia 30, que forma ventajosamente un cuerpo único que se puede retirar de la máquina, ilustrada a título de ejemplo en la figura 15.

La configuración de la parte fija 1 con los pasos o conductores 17 y 21 formados en ella, se ilustra particularmente en la sección en las figuras 10 y 13. En este ejemplo de forma de realización, el estrangulador sencillo 23 está sustituido por una válvula 31 para regular el caudal, del tipo indicado en detalle en el documento EP-A-1133944 y en el documento equivalente US-A-6.382.083, cuyo contenido forma una parte importante de la presente descripción y al cual se puede hacer referencia para mayor detalle.

La estructura y el funcionamiento de la válvula 31 se describen brevemente a continuación. Un cuerpo de válvula 33, en la que se practica un orificio 35, se introduce en el conducto o el paso 21. En el orificio 35 se extiende un tapón en forma de aguja 37, con una superficie 37A que coopera con el borde del orificio calibrado 35 para cerrarlo. El tapón 37 comprende un vástago 37B que se extiende en sentido coaxial a través de una corona 39 acoplada a un acoplamiento tipo bayoneta o de otro modo adecuado en un asiento producido en el cuerpo de la válvula 33. El mango 37B del tapón 37 comprende un disco 41, contra el cual actúa un muelle de compresión helicoidal 43, que está retenido de forma comprimida, entre dicho disco 41 y el interior de la corona 39. De este modo, el tapón 37 está retenido, estando alejada su superficie de cierre 37A del borde del orificio 35. Una membrana discoidal 45 está retenida entre el disco 41 y una superficie de soporte anular 33A del cuerpo de la válvula 33, y el borde perimétrico 45A de dicha membrana está retenido entre el cuerpo de la válvula 33 y la corona 39. La fuerza de compresión del muelle 43 sujeta la membrana contra la superficie anular 33A. Definido entre el orificio 35 y la superficie de la membrana 45 orientada hacia dicho orificio, se prevé un volumen 47, que se puede hacer comunicar con un conductor de salida 21X, esencialmente formando una continuación del conducto 21, cuando la membrana 45 es elevada de la superficie de soporte 33A contra la fuerza del muelle de compresión 43. El conducto 21X conecta con una línea de salida 25 de café.

La válvula 31 descrita en breve anteriormente se comporta a modo de válvula de regulación de flujo, cuando el flujo de café en el paso 21 es alto y tiende a exceder de un valor fijo, definido por la calibración del muelle 43, la membrana 45 (elevada parcialmente del asiento 33A cuando se está suministrando una presión adecuada del café a lo largo del paso o conducto 21) es deformada en mayor medida contra la fuerza del muelle 43, lo que provoca la obturación y finalmente el cierre del orificio 35 por el tapón en forma de aguja 37. Esto reduce o interrumpe completamente el flujo de café a través del conducto 21 en el volumen 47 y por lo tanto, a medida que el café presente en dicho volumen se suministra hacia el conducto 21X, la membrana vuelve hacia la superficie de soporte 33A mediante la acción del muelle de compresión 43. Como consecuencia, el orificio 35 tiende a abrirse de nuevo. Esto produce una regulación eficaz del flujo. Al ajustar la precarga del muelle 43, se ajusta el caudal, tal como se describe todo en el documento US-A-6.382.083 mencionado anteriormente.

En la forma de realización en las figuras 7 a 12, el elemento de cierre 27 está diseñado a modo de vástago que desliza en un asiento 51 producido en la parte fija 1 del dispositivo, con un sello anular 53. El extremo del vástago (que forma el elemento de cierre 27), indicado con la referencia 27A, coopera con la parte móvil 3 de la cámara de infusión, mientras que el extremo opuesto, indicado con la referencia 27B, comprende una junta 55 que puede actuar a modo de sello (cuando el elemento de cierre 27 está en la posición cerrada) en un asiento 17C. Un disco 27C es solidario con el vástago, y constituye la guía del vástago y el tope contra el cual reacciona un muelle helicoidal 54 para aplicar tensión al vástago en la configuración abierta.

El funcionamiento del dispositivo en las figuras 7 a 12 es el siguiente. Cuando la cámara de infusión está cerrada en la configuración de las figuras 8, 9 y 10, el volumen 3A de la cámara de infusión presenta la dimensión mínima. El borde superior 3C de la parte móvil 3 empuja el vástago que obliga al elemento de cierre 27 a la posición cerrada, estando con la junta 55 apretada contra el asiento anular 17C. Por lo tanto el conducto o paso 17 está cerrado perfectamente. La bomba, una vez que se hace funcionar, suministra agua presurizada al volumen 3A, a través de la pastilla de polvos de café comprimidos. La bebida, que se obtiene extrayendo los sabores y las sustancias de los polvos de café mediante el agua caliente presurizada, atraviesa el paso o conducto 21 y, mediante la válvula 31, alcanza el conducto 21X y a continuación el conducto 25 (que conecta con el paso 17 corriente abajo hacia una boca distribuidora, no representada, e idéntica a la boca distribuidora 19).

La válvula 31, calibrada adecuadamente, regula el caudal de agua y por lo tanto de café. El tiempo que el agua caliente permanece en contacto con los polvos de café está establecido, por lo tanto, al valor deseado según la intensidad del café a ser obtenido de la máquina. En esta configuración, el dispositivo distribuye café expreso. Aunque el ejemplo no ilustra elementos que pueden ser utilizados por el usuario para modificar el caudal, indudablemente estos elementos pueden ser producidos, por ejemplo, tal como se describe en el documento US-A-6.382.083.

Cuando se utiliza el dispositivo para distribuir el café de filtro o preparado recientemente, presenta la configuración ilustrada en las figuras 11 y 12. El elemento de cierre 27 se encuentra en condición abierta y el volumen 3A en el interior de la cámara de infusión es mayor con respecto al de la configuración de las figuras 8 a 10. El café que se obtiene por infusión en el volumen 3A se suministra de forma prevalente a través del conducto o paso 17, en el que encuentra menos obstrucción. Ningún flujo o flujo no fortuito, que de todas formas sería recuperado a través de la línea o el conducto 25, pasa por el conductor 21.

La figura 13 ilustra una variante de la forma de realización del elemento de cierre 27, en la que la junta 27B está sustituida por una membrana 56. Un muelle, indicado con la referencia 100, aplica tensión al elemento 27 en la posición abierta. En este caso, el muelle es externo con respecto al conducto para el paso del café.

La figura 14 ilustra una variante de la forma de realización de la válvula 31 para regular el caudal. Con respecto a la forma de realización descrita anteriormente, en este caso, corriente abajo de la membrana 45, una válvula en forma de aguja o estrangulador 61 se prevé a lo largo del conducto 21X, con un pomo 63 que se puede utilizar para regular la posición del estrangulador 61 con respecto al asiento 65. Esto produce una válvula de mariposa para regular la contrapresión y como consecuencia, la presión de infusión. Esta regulación se puede realizar en la fábrica, durante la instalación o durante el uso por parte del usuario. En el caso del último, un accionador controlado por una unidad de control, dotado de una interfaz con el usuario mediante un teclado de control o similar, se puede proporcionar ventajosamente para actuar sobre el vástago 61.

Tal como se ha mencionado anteriormente, la bomba o las bombas, que suministran agua caliente presurizada a la cámara de infusión, pueden ser controladas de modo que siempre funcionan a potencia máxima. En este caso, según el modo al que se conmuta la unidad distribuidora (que comprende los pasos 17, 21, el elemento de cierre 27, el estrangulador 23 y/o la válvula de regulación de flujo 31), la bomba funcionará en uno u otro punto de funcionamiento a lo largo de su curva característica.

Sin embargo, asimismo sería posible ajustar la velocidad de funcionamiento de la bomba o de las bombas, por ejemplo, mediante la misma unidad de control que gestiona las partes restantes de la máquina, tal como el movimiento de la parte 3 de la cámara de infusión. Si la bomba que se utiliza es una bomba de membrana, es decir, una bomba de vibración controlada por un electroimán, se puede obturar, al hacerla funcionar de forma intermitente. Esto se puede conseguir interrumpiendo de forma cíclica el suministro de energía al accionador de la bomba, basado en un electroimán. De forma alternativa, se puede reducir el ciclo de trabajo de la bomba para conseguir la obturación al actuar sobre la forma de onda de la tensión de suministro. La figura 16 ilustra la forma de onda de la tensión de alimentación V. Esto se consigue anulando el medio ciclo negativo de la tensión de la red con un diodo. Cuando la bomba funciona a velocidad máxima se utiliza la forma de onda completa de la tensión. De otro modo, por ejemplo, cuando el caudal de la bomba tiene que ser reducido, la tensión de alimentación se varía tal como se ilustra en el diagrama en la figura 17. En cada medio ciclo positivo se interrumpe la alimentación de energía cuando la tensión alcanza (en el momento 11) el valor V1.

Esta regulación puede resultar particularmente útil cuando el dispositivo funciona con la unidad distribuidora conmutada tal como se ilustra en las figuras 11 y 12, para producir café preparado recientemente. En este caso, la obturación de la bomba reduce el caudal y por lo tanto es posible producir un café más intenso.

Con independencia de la configuración del dispositivo descrito, se puede producir como un bloque retirable de la máquina de café sin utilizar herramientas concretas, para facilitar de este modo cualesquiera operaciones de mantenimiento, reparaciones, limpieza o similar.

Se comprende que los dibujos ilustran meramente una forma de realización práctica y no limitativa de la invención, que puede variar las formas y las disposiciones, sin apartarse, por ello, del alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (26)

1. Dispositivo para producir café, que comprende una cámara de infusión definida por lo menos por dos partes (1, 3) que pueden desplazarse una en relación con la otra para cerrar y abrir la cámara de infusión, un conducto (7, 9) para suministrar agua caliente presurizada a dicha cámara de infusión; por lo menos una bomba (13) para suministrar agua caliente presurizada a dicha cámara de infusión; una unidad distribuidora (16) destinada a distribuir café de la cámara de infusión; en el que: dicha unidad distribuidora (16) presenta por lo menos una primera configuración y una segunda configuración, según el tipo de café que se va a distribuir; dichas dos partes (1, 3) que definen la cámara de infusión tienen por lo menos una primera posición recíproca para definir un volumen de infusión mayor y una segunda posición recíproca para definir un volumen de infusión menor; definiendo dichas dos partes (1, 3) la cámara de infusión están conectadas funcionalmente a dicha unidad distribuidora (16), de tal modo que se conmuta la unidad distribuidora a una u otra de dichas por lo menos dos configuraciones según la posición recíproca que adoptan dichas partes que definen la cámara de infusión; dicha unidad distribuidora (16) comprende un primer paso (17) con una sección transversal mayor para distribuir café a una primera presión, y un segundo paso (21) con una sección transversal menor para distribuir café a una segunda presión, siendo dicha segunda presión mayor que dicha primera presión; un elemento de cierre (27) está asociado a dicho primer paso (17); y dicho elemento de cierre está dispuesto y controlado para ser conducido a la posición de cierre de dicho primer paso (17) cuando dichas dos partes (1, 3) que definen la cámara de infusión son conducidas a la segunda posición recíproca, caracterizado porque dicho elemento de cierre (27) es controlado directamente por una de dichas partes (1, 3) que definen la cámara de infusión.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que, una (1) de dichas partes primera y segunda (1, 3) que definen la cámara de infusión está fija y dicha unidad distribuidora de café (16) está realizada de una sola pieza con la misma; dicho primer paso (17) con una sección transversal mayor está provisto de una entrada (17A) orientada hacia el volumen interior (3A) de la cámara de infusión, y de una salida (17B) que conecta a una línea distribuidora de bebida (19) que termina en una boca distribuidora (19A) a partir de la cual se suministra el café; y dicho segundo paso (21) comprende una entrada (21A) orientada hacia el volumen interior (3A) de la cámara de infusión y está provista, en el extremo opuesto a la entrada (21A), de un estrangulador (23), y corriente abajo de dicho estrangulador (23), estando conectada la salida del segundo paso (21) a dicha línea distribuidora de café (19) mediante una línea (25).

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, en el que por lo menos una de dichas dos partes (1, 3) que definen la cámara de infusión está dispuesta y diseñada para actuar mecánicamente sobre dicha unidad distribuidora (16) para realizar la conmutación según la posición recíproca de dichas dos partes (1, 3) que definen la cámara de infusión.

4. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2 ó 3, en el que una (1) de dichas dos partes (1, 3) que definen la cámara de infusión está fija con respecto a una estructura de soporte y la otra (3) de dichas dos partes es móvil, estando diseñada y dispuesta dicha parte móvil para actuar mecánicamente sobre la unidad distribuidora (16) y realizar la conmutación según la posición con respecto a la parte fija.

5. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha unidad distribuidora (16) es solidaria con una primera (1) de dichas dos partes (1, 3) que definen la cámara de infusión.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, en el que dicha unidad distribuidora (16) es solidaria con una primera parte fija (1), definiendo la segunda parte (3) dicha cámara de infusión por ser móvil.

7. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha unidad distribuidora (16) es solidaria con una primera (1) de dichas dos partes que definen la cámara de infusión y una segunda (3) de dichas dos partes presenta un borde (3C) que actúa sobre dicho elemento de cierre (27).

8. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que una válvula de contrapresión (23) está asociada con dicho segundo paso (21).

9. Dispositivo según la reivindicación 8, en el que dicha válvula de contrapresión (23) es regulable, con un ajuste manual o eléctrico.

10. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que una válvula de regulación de flujo (31) está asociada con por lo menos dicho segundo paso (21) de la unidad distribuidora (16).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, en el que unos elementos para ajustar el caudal a través de dicho segundo paso están asociados con dicha válvula de regulación de flujo.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, en el que dicho ajuste se realiza regulando la precarga de un muelle (43) asociado con un tapón (37) de dicho segundo paso (21) y/o regulando la sección transversal útil del flujo de dicho segundo paso (21).

13. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento de cierre (27) comprende un vástago al cual aplica tensión elásticamente en una posición abierta, cooperando un extremo (27A) con una (3) de dichas por lo menos dos partes (1, 3) que definen la cámara de infusión.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, en el que dicho vástago comprende un segundo extremo (27C) para cerrar dicho primer paso (17).

15. Dispositivo según la reivindicación 13 ó 14, en el que dicho vástago coopera con una membrana elástica de sellado (56), para cerrar dicho primer paso (17).

16. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha por lo menos una bomba (13) es una bomba de vibración.

17. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha por lo menos una bomba (13) está controlada para suministrar siempre una presión máxima, en cualquier condición cerrada o abierta de dichos pasos primero y segundo del dispositivo distribuidor.

18. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha por lo menos una bomba (13) está diseñada y controlada para funcionar siempre en la misma curva característica, independientemente de las condiciones a las que se conmuta dicha unidad distribuidora.

19. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha por lo menos una bomba (13) está controlada para funcionar en diferentes condiciones de funcionamiento según las características del café deseado.

20. Dispositivo según la reivindicación 19, que comprende unos medios para obturar dicha bomba (13) según las características del café deseado.

21. Dispositivo según la reivindicación 19, 20 ó 21, en el que dicha por lo menos una bomba (13) está controlada con un ciclo de trabajo variable.

22. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 19 a 21, en el que dicha por lo menos una bomba (13) está controlada para que, cuando se conmuta dicha unidad distribuidora para producir café a una presión inferior, se regula dicha por lo menos una bomba (13) para suministrar un caudal y/o una presión mayor o menor según las características del café deseado.

23. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, que comprende por lo menos dos bombas.

24. Dispositivo según la reivindicación 23, en el que dichas bombas presentan características diferentes entre sí.

25. Dispositivo según la reivindicación 23 ó 24, en el que dichas dos bombas están controladas para ser activadas de forma alternativa o en combinación según la condición a la cual se conmuta dicha unidad distribuidora.

26. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha cámara de infusión presenta una configuración para recibir sobres individuales de diferentes dimensiones, determinando el tamaño del sobre individual la posición de cierre de dichas dos partes que definen la cámara de infusión.