ES2826874T3 - Dispositivo para elaborar bebidas calientes con un depósito de agua caliente - Google Patents

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Abstract

Dispositivo para elaboración de bebidas calientes, con un depósito de agua caliente (1) para calentar y almacenar agua caliente, con una bomba de agua (9) ubicada en el lado de entrada y conectada con el depósito de agua caliente (1) guiando fluido, y con un dispositivo de escaldado (20) ubicado en el lado de extracción y conectado con el depósito de agua caliente (1) guiando fluido, en donde el depósito de agua caliente (1) presenta una válvula de sobrepresión (5), la cual, al superarse una presión límite predeterminada, se abre y deja salir agua caliente del depósito de agua caliente, caracterizado por que la bomba de agua (9) está realizada de tal forma que ella genera una presión de pico que se encuentra por encima de la presión límite predeterminada por la válvula de sobrepresión (5) y por que entre la bomba de agua (9) y el depósito de agua caliente (1) está dispuesta una válvula reductora de presión (13), la cual limita la presión de agua en el lado de entrada del depósito de agua (1) a un valor de presión que se encuentra por debajo de la presión límite.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo para elaborar bebidas calientes con un depósito de agua caliente
La presente invención se refiere a un dispositivo para elaboración de bebidas calientes, en particular, una máquina de café, con un depósito de agua caliente para calentar y almacenar agua caliente, con una bomba de agua ubicada en el lado de entrada y conectada con el depósito de agua caliente guiando fluido, y con un dispositivo de escaldado ubicado en el lado de extracción y conectado con el depósito de agua caliente para guiar fluidos, siendo que el depósito de agua caliente presenta una válvula de sobrepresión, la cual, al superarse una presión límite predeterminada, se abre y deja salir agua caliente del depósito de agua caliente.
En las máquinas de café de porciones individuales con frecuencia se emplean depósitos de agua caliente, los denominados «calentadores de agua», en los que se prepara y mantiene agua caliente, para evitar un largo período de precalentamiento al adquirir una bebida de café. Dado que durante el calentamiento se expande el agua en el depósito de agua caliente, el depósito de agua caliente se encuentra normalmente bajo presión. Para impedir que reviente el depósito de agua caliente o una tubería unida a él, en el depósito de agua caliente se debe prever una válvula de sobrepresión, la cual se abra al superar una presión máxima permitida y deje salir agua caliente del depósito de agua caliente a fin de disminuir la presión.
Durante un proceso de escaldado, para mantener la presión de agua requerida para ello, se necesita una bomba de agua. Con frecuencia, aquí se emplean las denominadas «bombas de áncora oscilante», ya que ellas, por su diseño sencillo y con pocas partes mecánicamente móviles, poseen una larga vida útil y son económicas. Aquí se entiende que la presión de pico producida por la bomba de agua durante la operación no puede superar la presión límite a la que se abre la válvula de sobrepresión empleada en el depósito de agua caliente, ya que de otro modo saldría permanentemente agua hacia la válvula de sobrepresión.
El documento WO 2011/140582 A1 divulga un dispositivo para la elaboración de bebidas calientes con un depósito de agua caliente 260 para calentar y almacenar agua caliente, con una bomba de agua 234 ubicada en el lado de entrada y unida con el depósito de agua caliente guiando fluido, y con un dispositivo de escaldado 292 ubicado en el lado de extracción y unido con el depósito de agua caliente. Entre la bomba de agua y el depósito de agua caliente está dispuesta una válvula reductora de presión 235 (véase la figura 2).
En un diseño de ese tipo es desventajoso que las bombas de áncora oscilante empleadas tengan una capacidad de transporte relativamente pequeña, lo cual, por un lado, da por resultado un tiempo de preparación relativamente largo y, por otro, sin embargo, también afecta a la calidad organoléptica de las bebidas de café preparadas de esta forma. Por eso, las bombas de áncora oscilante se usan actualmente, sobre todo, para máquinas en el ámbito doméstico o para sistemas abiertos, es decir, para máquinas que se usan sin calentador a presión.
La presente invención se ha puesto como misión detallar un dispositivo para la elaboración de bebidas calientes que ha sido mejorado con respecto a las desventajas mencionadas.
La misión se logra mediante las características de la reivindicación 1. De las reivindicaciones dependientes se pueden derivar realizaciones ventajosas.
En el caso de un dispositivo para la elaboración de bebidas calientes del tipo mencionado al comienzo, está previsto de acuerdo con la invención que la bomba de agua esté realizada de tal modo que ella genere una presión de trabajo que se encuentre por encima de la presión límite predeterminada por la válvula de sobrepresión y que entre la bomba de agua y el depósito de agua caliente esté dispuesta una válvula reductora de presión, la cual limite la presión de agua en el lado de entrada del depósito de agua a un valor de presión que se encuentre por debajo de la presión límite. La utilización de una bomba más potente y que opere con una presión de trabajo mayor, en combinación con una válvula reductora de presión da lugar, según los conocimientos de los autores de la invención, al resultado sorprendente de que, a pesar de la válvula reductora de presión, se logran en conjunto un flujo volumétrico mayor y un tiempo de preparación menor y, por otra parte, que se ha mejorado la calidad organoléptica de las bebidas calientes preparadas con el dispositivo de acuerdo con la invención, frente a las máquinas usuales.
Como bomba de agua se utiliza preferentemente una bomba de áncora oscilante. La combinación de una bomba de áncora oscilante potente con una válvula reductora de presión crea la posibilidad de emplear bombas de áncora oscilante económicas en máquinas de alta calidad para el ámbito industrial, sin tener que contar con las desventajas que surgieron hasta ahora en combinación con un depósito de agua caliente.
En una forma preferida de realización está previsto que la válvula de sobrepresión se abra ante una presión límite en el intervalo de 10 a 12 bar y que la válvula reductora de presión limite la presión de agua en el lado de entrada del depósito de agua a un valor de presión entre los 8 y 10 bar. En estos intervalos de valores, según las experiencias de los autores de la invención, se logran los mejores resultados con respecto a la calidad organoléptica de las bebidas y al funcionamiento sin fallas del dispositivo.
Adicionalmente, en el lado de succión de la bomba, puede estar dispuesto un caudalímetro. Este sirve para determinar la cantidad de agua caliente suministrada durante la elaboración de una bebida y, por lo tanto, para dosificar la cantidad de agua predeterminada o predeterminable para la bebida correspondiente.
En una forma preferida de realización del dispositivo está previsto que la bomba de agua esté conectada en el lado de succión por medio de una tubería de agua a una válvula distribuidora, mediante la cual la tubería de agua se pueda conectar de manera conmutable, opcionalmente a un tanque de agua o a una toma de agua de grifo. Por lo tanto, se puede operar el dispositivo con una conexión permanente a la red pública de distribución o, en forma autárquica, con un tanque integrado de agua.
Si se conecta la bomba de agua del dispositivo en el lado de succión a una toma de agua de grifo, en una tubería de agua entre la bomba de agua y la toma de agua de grifo se dispone preferentemente una segunda válvula reductora de presión que reduce la presión de la tubería a un valor por debajo de aquel de la primera válvula reductora de presión dispuesta entre la bomba de agua y el depósito de agua caliente. Por lo tanto, la operación del dispositivo es independiente de la presión en la red pública de distribución a la que se conecta el dispositivo. Preferentemente, el valor al que la segunda válvula reductora de presión reduce la presión de la tubería se encuentra por debajo de los 1,5 bar, en particular, en un intervalo de 0,2 a 1,0 bar. Una presión de entrada correspondientemente pequeña permite un funcionamiento confiable y con poco desgaste de la bomba de agua.
Otras ventajas y realizaciones surgen por medio de las figuras de la siguiente descripción de los ejemplos de realización. Allí se muestra lo siguiente:
Figura 1 un esquema del curso de agua de un generador de agua caliente con calefacción integrada, bomba de agua y válvula reductora de presión intercalada, y
Figura 2 una representación esquemática de un dispositivo de escaldado conectado en el lado de extracción al depósito de agua caliente de la figura 1.
En la figura 1 está representado un denominado calentador de agua 1, es decir, un depósito de agua caliente con calefacción integrada 2, en el que se calienta agua y se almacena agua caliente. Por medio de una tubería de toma 3 se puede extraer agua caliente del calentador de agua 1 y se la puede suministrar a un dispositivo de escaldado como se muestra en la figura 2. Mediante una tubería de admisión 4 se le suministra agua dulce fría al calentador de agua 1. Dado que, al calentar, el agua contenida en el calentador de agua se expande, el calentador de agua 1 se encuentra bajo presión. Para evitar que el calentador de agua reviente al superar una presión máxima permitida, al calentador de agua está conectada, además, una válvula de sobrepresión o válvula de seguridad 5, la cual, al superar una presión límite prefijada, se abre y deja salir agua del calentador de agua. La tubería 5’ dibujada con línea de trazos, por medio de la cual puede salir agua a través de la válvula de sobrepresión 5, puede estar conectada, por ejemplo, a un desagüe o un recipiente de aguas residuales. Además, el calentador de agua 1 presenta un sensor de nivel de llenado 6 y un sensor de temperatura 7.
En el lado de admisión, al expendedor de agua caliente 1 está conectada una bomba de agua 9 que bombea agua dulce desde un tanque de agua 10 o desde una toma de agua de grifo 11 al depósito de agua caliente 1, para alimentarlo durante la toma de agua caliente y mantener la presión de agua en el lado de salida del depósito de agua caliente 1. La conmutación entre el tanque de agua 10 y la toma de agua de grifo 11 se efectúa por medio de una válvula distribuidora «3/2» 12.
Además, entre la bomba de agua 9 y la conexión de alimentación 4 del depósito de agua caliente 1 está dispuesta una válvula reductora de presión 13, la cual limita la presión de salida de la bomba de agua 9 y, así, limita la presión de entrada del depósito de agua 1 a un valor preajustado. Además, entre la válvula reductora de presión 13 y la entrada de agua 4 del depósito de agua 1 se encuentra una válvula de retención, la cual impide que en el caso de un aumento de presión en el interior del depósito de agua 1, por ejemplo, al efectuar el calentamiento por medio de la calefacción 2, pueda refluir agua a la alimentación 4. Antes de la bomba de agua 9, se encuentra, además, otro caudalímetro 15 más, con el que se puede medir la cantidad de agua transportada por la bomba para dosificar el agua caliente entregada. En la tubería de admisión que llega de la conexión de tubería 11, se encuentra además una válvula de cierre 16, una válvula de retención 17 y una válvula reductora de presión 18, la cual limita la presión de la tubería a un valor preajustado de aproximadamente 0,3 bar en el ejemplo de realización.
El depósito de agua caliente 1 está dimensionado para una presión admisible de 12 bar. Por consiguiente, se abre la válvula de sobrepresión 5 con una presión de 12 bar y deja salir agua a través de la tubería de desagüe 5‘.
Como bomba de agua 9 se usa una bomba de áncora oscilante que está dimensionada para una presión máxima de 12 a 18 bar, en donde aquí, de manera condicionada por la fabricación, se pueden producir hasta un 30 % de las desviaciones en una serie de bombas. Una bomba de áncora oscilante es una forma de bomba que se acciona mediante un áncora oscilante en lugar de un motor giratorio. Aquí se hace oscilar un áncora ferromagnética que funciona al mismo tiempo como émbolo de una bomba, puesto en el campo alterno de un electromagneto contra la fuerza de retroceso de un resorte y, con esto transporta el medio a bombear.
Dado que la presión máxima generada por la bomba de áncora oscilante 9 se encuentra por encima de la presión límite de la válvula de sobrepresión 5, está prevista la válvula reductora de presión 13, la cual limita la presión de salida de la bomba 9 a un valor prefijado en el intervalo de 8 a 10 bar. En el caso de una válvula reductora de presión (o reductor de presión), se suministra la presión de salida en la válvula a una entrada de control y se hace que corte la válvula al superarse la presión nominal predeterminada de salida y, de este modo, la presión de salida no puede aumentar por encima de este valor prefijado. Como sensor de presión, aquí puede servir un émbolo o una membrana. Por lo tanto, la válvula reductora de presión 13 asegura que, durante la operación de la bomba de áncora oscilante 9, la presión en el depósito de agua 1 no pueda aumentar por encima de la presión límite a la que se abre la válvula de sobrepresión 5. Además, mediante el reductor de presión 13 en el lado de salida en el depósito de agua caliente 1, se protegen los componentes conectados, en particular, las válvulas magnéticas, que pueden estar dimensionados para una presión de trabajo de, por ejemplo, 10 bar.
En la figura 2 se muestra a modo de ejemplo un dispositivo de escaldado de un tipo constructivo conocido per se. En el caso de la bomba intercalada de agua 9, mediante una válvula magnética 19 se puede transportar agua del depósito de agua 1 al dispositivo de escaldado 20. A un dispositivo de escaldado de ese tipo también se lo denomina con frecuencia grupo de escaldado. Él comprende, de una manera conocida per se, un dispositivo de calefacción 21, con el que se puede precalentar el grupo de escaldado, y una cámara de escaldado 22, en la que se carga el café soluble 23 en porciones individuales y recién molidas. En el documento EP 2561 778 A1, por ejemplo, se describe un grupo de escaldado que se puede emplear en el marco de la presente invención.
El grupo de escaldado 20 está conformado de tal modo que se puede abrir para cargar una cantidad de café soluble en porciones, que antes fue recién molido por porciones en un molinillo de las máquinas de café. Además, con el grupo de escaldado abierto, después del proceso de escaldado, se puede expulsar el grano residual de café en un recipiente para residuos. Además, el grupo de escaldado 20 presenta un émbolo móvil (no representado) que comprime el café soluble cargado contra un tamiz de escaldado ubicado en la cámara de escaldado 21. Después del retroceso del émbolo, el café soluble así comprimido puede ser atravesado por el agua de escaldado proveniente del depósito de agua caliente 1 que se encuentra sometida a la presión de la bomba 9. El café ya preparado es conducido a través de una tubería de salida desde el grupo de escaldado 20 hasta una boca de salida 25 para bebidas de café.
Por supuesto que, en lugar de un grupo de escaldado 20 como el mostrado aquí, también se puede emplear un dispositivo de escaldado que esté realizado para alojar las así llamadas cápsulas de café o almohadillas de café.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo para elaboración de bebidas calientes, con un depósito de agua caliente (1) para calentar y almacenar agua caliente, con una bomba de agua (9) ubicada en el lado de entrada y conectada con el depósito de agua caliente (1) guiando fluido, y con un dispositivo de escaldado (20) ubicado en el lado de extracción y conectado con el depósito de agua caliente (1) guiando fluido, en donde el depósito de agua caliente (1) presenta una válvula de sobrepresión (5), la cual, al superarse una presión límite predeterminada, se abre y deja salir agua caliente del depósito de agua caliente,
caracterizado por que
la bomba de agua (9) está realizada de tal forma que ella genera una presión de pico que se encuentra por encima de la presión límite predeterminada por la válvula de sobrepresión (5) y por que entre la bomba de agua (9) y el depósito de agua caliente (1) está dispuesta una válvula reductora de presión (13), la cual limita la presión de agua en el lado de entrada del depósito de agua (1) a un valor de presión que se encuentra por debajo de la presión límite.
2. Dispositivo para elaboración de bebidas calientes de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la bomba de agua (9) es una bomba de áncora oscilante.
3. Dispositivo para elaboración de bebidas calientes de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores en el que la válvula de sobrepresión (5), con una presión límite en el intervalo de 10 a 12 bar, se abre y la válvula reductora de presión (13) reduce la presión de agua en el lado de entrada del depósito de agua (1) a un valor de presión entre los 8 y 10 bar.
4. Dispositivo para elaboración de bebidas calientes de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes en el que en el lado de succión de la bomba (9) está dispuesto un caudalímetro (15).
5. Dispositivo para elaboración de bebidas calientes de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes en el que la bomba de agua (9) en el lado de succión está conectada por medio de una tubería de agua con una válvula distribuidora (12), mediante la cual la tubería de agua se puede conectar de manera conmutable, opcionalmente a un tanque de agua (10) o a una toma de agua de grifo (11).
6. Dispositivo para elaboración de bebidas calientes de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes en el que la bomba de agua (9) en el lado de succión se puede conectar a una toma de agua de grifo (11) y, en una tubería de agua entre la bomba de agua (9) y la toma de agua de grifo (11), se encuentra una segunda válvula reductora de presión (18) que reduce la presión de la tubería a un valor por debajo del valor de la primera válvula reductora de presión (13) dispuesta entre la bomba de agua (9) y el depósito de agua caliente (1).
7. Dispositivo para elaboración de bebidas calientes de acuerdo con la reivindicación 6 en el que la segunda válvula reductora de presión (18) reduce la presión de la tubería a un valor por debajo de los 1,5 bar, en particular, a un valor de presión en el intervalo de 0,2 a 1,0 bar.
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