ES2932962T3 - Aparato de dispensación de vapor para preparación de bebidas calientes - Google Patents

Abstract

Un aparato dispensador de vapor para preparar bebidas calientes comprende una caldera (1), una varilla de vapor (9), un conducto de entrega de vapor (11) conectado a la primera salida (4) de la caldera (1) y configurado para entregar vapor al varilla (9) y una válvula (12) para suministrar vapor a la varilla (9) y drenar el agua de condensación. La válvula (12) comprende un cuerpo hueco (15), una conexión de entrada de vapor (13), una conexión de salida de vapor (38) y una conexión de drenaje (41) para drenar el agua de condensación, una varilla (24), que se aloja axialmente en dicho cuerpo hueco (15) y capaz de realizar movimientos axiales en cualquier dirección a lo largo de dicho eje longitudinal (XX), una palanca de control (14) que está acoplada axialmente con dicha varilla (24) para impartirle dichos movimientos axiales. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de dispensación de vapor para preparación de bebidas calientes

La presente invención se refiere a un aparato de dispensación de vapor para preparar bebidas calientes, que tiene un dispositivo para un drenaje anterior del agua de condensación formada en el conducto de vapor, aguas arriba de la válvula, durante un tiempo de cerrado de válvula transcurrido desde una operación de dispensación de vapor anterior.

Como es sabido, por ejemplo, las máquinas de café expreso para bares, restaurantes e instalaciones similares, normalmente están equipadas con una caldera para la generación de vapor y un pitorro para dispensar vapor en un recipiente. Convencionalmente, el vapor dispensado por el pitorro se utiliza para calentar y/o espumar la leche destinada a la preparación de una bebida conocida universalmente como "capuchino".

Más en detalle, la caldera comprende una salida conectada a través de un conducto de suministro a una válvula de dispensación y, a su vez, al pitorro de vapor.

Debido a que transcurre un cierto periodo de tiempo entre una operación de dispensación de vapor y otra, se encontrará que, en realidad, a pesar de disponer de un aislamiento adecuado, la disminución de temperatura en el conducto de suministro de vapor, en la sección entre la salida de la caldera y la válvula de dispensación, provoca condensación de vapor en dicha sección del conducto. Esto provoca la formación de líquido de condensación que, dependiendo del tamaño y la longitud de la sección del conducto, así como de sus condiciones de aislamiento y el tiempo transcurrido desde la última operación de dispensación de vapor, puede alcanzar y sobrepasar una cantidad de 10 o 12 gramos.

Dicho líquido de condensación, si no se retira del conducto en el que se forma, según se está dispensando vapor para calentar leche por medio del pitorro de vapor, al final se vierte en la leche calentada y, dada su baja densidad con respecto a la leche, se queda en su superficie, provocando, por tanto, una sensación desagradable en el consumidor.

En la técnica anterior se han hecho intentos para resolver el problema del líquido de condensación en el conducto de suministro de vapor por medio de diversas disposiciones.

Uno de estos intentos consiste en mejorar la eficiencia del aislamiento térmico en la sección del conducto que suministra vapor a la válvula, como se describe, por ejemplo, en la Patente US 20170332825 A1.

Una solución de la técnica anterior diferente consiste en proporcionar un elemento de calentamiento en la sección del conducto donde puede aparecer condensación, que siempre esté encendido entre una operación de dispensación de vapor y la otra, como se describe, por ejemplo, en la patente US 20170332832 A1.

Generalmente, estas son disposiciones muy caras y escasamente eficientes.

Otra alternativa de la técnica anterior consiste en retirar el líquido de condensación formado aguas arriba de la válvula de dispensación simplemente abriendo esta última y manteniéndola abierta durante un breve periodo de tiempo, antes de introducir el pitorro de vapor en el fluido que va a calentarse.

Sin embargo, se observa un inconveniente con este método de funcionamiento, ya que el líquido de condensación se drena libremente sobre el portatazas de la máquina, con la generación de agua caliente y vapor y posiblemente ensuciando la encimera. El documento EP 3403548 describe un ejemplo de un aparato de dispensación de vapor. Por lo tanto, uno de los objetos de la presente invención es eliminar el agua de condensación generada en la sección del conducto de suministro de vapor aguas arriba de la válvula de dispensación, equipando esta última con un dispositivo que puede ser accionado por la propia válvula de dispensación, y que puede canalizar el agua de condensación hacia un conducto de recogida y descarga al mismo tiempo que provoca la dispensación de vapor puro en el pitorro de vapor mediante una operación adicional de la válvula.

Un objeto adicional de la invención es poder suministrar al pitorro de calentamiento de bebidas al menos un flujo de vapor predeterminado, preferentemente una pluralidad de flujos de vapor diferentes, determinados a partir de posiciones preestablecidas del miembro de control para abrir/cerrar la válvula, para adaptar automáticamente el flujo de vapor según el tipo de calentamiento que debe proporcionarse, lo que proporciona un ahorro de energía positivo en comparación con la dispensación no controlada, como en la utilización de una válvula convencional.

Estos y otros objetivos, como se explicará mejor en lo sucesivo en el presente documento, se cumplen mediante un aparato de dispensación de vapor para preparar bebidas calientes que tiene las características que lo caracterizan según se establecen en la reivindicación 1 adjunta.

Ahora la invención se describirá con mayor detalle con referencia a una realización de la misma, dada a modo de ilustración y no de limitación, y mostrada en los dibujos adjuntos, en los que:

- La figura 1 muestra una vista esquemática de ciertos elementos de un aparato de dispensación de vapor para preparar bebidas calientes según la presente invención;

- La figura 2 muestra una vista en perspectiva de despiece de una sección longitudinal de la válvula;

- La figura 3 muestra una sección longitudinal de la válvula de dispensación de vapor, con el dispositivo de drenaje de agua de condensación en su posición de espera;

- La figura 4 muestra una sección longitudinal de la válvula de dispensación de vapor, con el dispositivo de drenaje de agua de condensación en la posición de drenaje;

- La figura 5 muestra una sección longitudinal de la válvula de dispensación de vapor, con el dispositivo de drenaje de agua de condensación en la posición de dispensación de vapor, con un valor de flujo predeterminado;

- La figura 6 muestra una vista esquemática del acoplamiento operativo entre la palanca de control para controlar el vástago de la válvula y el extremo de dicho vástago;

- La figura 7 muestra una vista en perspectiva de despiece del flujo de vapor que regula el cuerpo de la válvula y su miembro anular para ajustar la apertura axial de las ranuras de salida de vapor.

En referencia a la figura 1, se muestran las características generales de un aparato de dispensación de vapor 100 para preparar bebidas calientes, preferentemente para calentar y/o espumar leche, según la presente invención. El aparato 100 puede proporcionarse tanto en forma de un aparato independiente como integrado en una máquina para preparar bebidas calientes, por ejemplo, café, expreso, capuchino, té y similares.

El aparato 100 comprende una caldera 1 configurada para generar vapor, un depósito de agua (no mostrado en las figuras adjuntas) y una bomba de alimentación 3. Esta bomba de alimentación 3 está configurada para extraer agua del depósito y para alimentarla a la caldera 1 a través de un conducto de entrada 2. En el estado estacionario, en condiciones de trabajo normales, la caldera 1 utiliza el agua alimentada en el conducto de entrada 2 para generar una mezcla de agua caliente y vapor a una temperatura de equilibrio de aproximadamente 120 °C.

La caldera 1 comprende una primera salida 4, que está configurada para interceptar únicamente la fase de vapor de la mezcla.

La caldera 1 también comprende una segunda salida 5, que está configurada para interceptar únicamente la fase de agua caliente de la mezcla, que puede ser entregada a través de un conducto 6 a una válvula convencional 7, controlada por los desplazamientos angulares de una perilla 8.

El aparato 100 comprende además un pitorro 9 para introducir vapor en el líquido que va a calentarse. Preferentemente, dicho pitorro 9 consiste en un cilindro tubular diseñado para ser sumergido en el líquido, por ejemplo leche, contenido en un recipiente. Al introducir vapor en la leche, el pitorro 9 puede calentarla y/o espumarla de una manera convencional. Todavía preferentemente, dicho pitorro 9 tiene un manto de operación 10 aislado térmicamente, que facilitar el control y la manipulación del mismo.

El aparato 100 comprende además un conducto de suministro de vapor 11 conectado a la primera salida 4 de la caldera y configurado para entregar vapor al pitorro 9.

El conducto 11 está conectado a una válvula 12 en la conexión 13 del mismo.

Además de utilizarse para la dispensación de vapor, la válvula 12 también comprende medios para el drenaje anterior del agua de condensación formada en el conducto de suministro de vapor 11, así como en la propia válvula 12, durante el tiempo que esta última haya estado cerrada desde una operación de dispensación previa.

El vapor se dispensa controlando una palanca 14 que se fija al exterior del cuerpo cilíndrico 15 de la válvula 12 a través de un pasador 16, mediante el cual un operario puede desplazar angularmente la palanca 14 a través de diversas posiciones, como se describe adicionalmente más adelante. Haciendo referencia particular a la figura 2, la válvula 12 comprende el cuerpo cilíndrico 15 mencionado anteriormente que tiene la cavidad cilíndrica interior 17 y que se extiende longitudinalmente a lo largo de un eje denominado XX.

El cuerpo hueco 15 también tiene una brida 18 para la conexión a un miembro de soporte, no mostrado, que se coloca alrededor del extremo 19, que tiene una primera abertura 20 formada en la misma. El miembro de soporte puede formar parte de un marco de soporte del aparato 100 o un marco de una máquina para preparar bebidas calientes, tal como café, en el que está incorporado el aparato 100.

En el extremo que es axialmente opuesto a la abertura 20, el cuerpo hueco 15 tiene una segunda abertura 21, que proporciona acceso a una cavidad cilíndrica axial 22. La última termina con el extremo 23, que está situado dentro de la cavidad cilíndrica 17.

La cavidad axial 22 tiene un vástago cilindrico 24 situado en la misma, que es susceptible de moverse axialmente a lo largo del eje X-X. El primer extremo 25 del vástago 24 está diseñado para permanecer fuera de la cavidad 22, para cooperar con la palanca de control 14 para controlar la válvula 12, como se describe adicionalmente más adelante, mientras que el segundo extremo 26 está diseñado para llegar al interior de la cavidad cilíndrica 17.

El sello hidráulico entre el vástago 24 y la pared interna de la cavidad axial 22 se proporciona mediante las juntas tóricas 27, 28, 29 y 30, estando colocadas estas últimas contra el tope 31 desde el cual se extiende la sección final 32 del vástago 24.

En dicho vástago 24 se proporciona una ranura anular 33, entre la ubicación de la junta tórica 28 y la ubicación de la junta tórica 29 y, como se explicará adicionalmente más adelante, cuando el vástago 24 se coloca dentro de la cavidad axial 22, las secciones 34 y 35 de la tubería de suministro de vapor 36 desembocan en él, cuando la válvula 12 es controlada para realizar la tarea mencionada anteriormente.

Por lo tanto, las secciones 34 y 35 desembocan en la cavidad 37 de la conexión 38 donde se conecta el pitorro 9 del aparato 100.

Una primera sección 40 del conducto 41 para drenar el condensado formado en la válvula 12 y en el conducto 11, aguas arriba del mismo, se extiende radialmente en la porción final 39 en el lado del extremo 23 del conducto axial 22, para drenarlo también alejado del área en la que opera la válvula 12.

En referencia ahora a las figuras 3, 4 y 5, en combinación con la figura 2, un elemento cilíndrico, generalmente denominado 42, se muestra dentro de la cavidad 17 del cuerpo cilíndrico 15, que actúa como un regulador del flujo. Este elemento cilíndrico 42 tiene un agujero central pasante 43 y un primer manguito axial 44 que mira hacia la porción final 39 de la cavidad axial 22, en la cual encaja dicho manguito a través de una abertura 23 de dicha cavidad axial 22 con la interposición de una junta tórica 45.

Dicho elemento cilíndrico 42, como se muestra en la vista de despiece en perspectiva de la figura 7, en la superficie cilíndrica exterior 46 de la porción de collarín 47, dispuesta alrededor del manguito axial 44, con la formación de un rebaje anular 48, tiene una pluralidad de canales 49 formados en dicha superficie exterior 46.

Estos canales pueden formarse con la forma de ranuras axiales o pueden diseñarse con la forma de una ranura helicoidal.

Un elemento anular 50 está fijado radialmente de forma concéntrica a la pared interna de la cavidad 17, en la porción 47 en forma de un collarín. A medida que el elemento cilíndrico 42 se desplaza, en paralelo al eje X-X, con respecto a dicho elemento anular 50, la abertura de dichos canales 49 se expone completa o parcialmente.

Una junta tórica 51 adicional se coloca entre el elemento anular 50 y el elemento cilíndrico 42.

El elemento cilíndrico 42 tiene una cavidad anular 52 en la cara opuesta en la que se forma el primer manguito axial 44, y un segundo manguito axial 53 se extiende desde el centro de la cavidad anular 52, con un agujero central que se extiende en línea con el agujero axial 43 del manguito opuesto 44.

Dicho segundo manguito axial 53 tiene la cabeza del pistón 54, con una junta 55, acoplada frontalmente contra el mismo y presionada mediante un paquete 56 de miembros elásticos, tal como arandelas Belleville, que actúan contra el extremo de un manguito 57, que se extiende a lo largo del eje X-X, y es parte de un cuerpo 58 que forma un tapón para cerrar la cavidad 17 del cuerpo cilíndrico 15. El cuerpo de tapón 58 mencionado anteriormente, en su extremo exterior, está equipado con la conexión 13 para el conducto 11 que lleva el vapor desde la caldera 1.

Se forma un canal 59 dentro de la conexión 13 y el cuerpo de tapón 58, para llevar el vapor que fluye a través de canales radiales 60, 61 y, por tanto, alcanzar la cámara 62 que es parte de la cavidad 17 del cuerpo cilíndrico 15. El cuerpo de tapón 58 también forma un tope para un resorte helicoidal, con la referencia 63, que se acopla en la cavidad anular 52 del cuerpo 42, y lo sujeta contra el elemento anular 50.

La cabeza del pistón 54 está conectada al extremo de un vástago de control 64 que encaja axialmente en el conducto de entrada de vapor 59.

Haciendo referencia a la figura 6, puede indicarse que la palanca 14 para controlar la válvula 12, que está montada al cuerpo cilíndrico 15 del mismo mediante un pasador 16 y, por tanto, se mueve angularmente alrededor de dicho pasador, tiene un rebaje 65 cuyo fondo está formado por una pluralidad de escalones 66, 67, 68 que tienen diferentes profundidades en el cuerpo de la palanca.

El vástago de control 24 para controlar la válvula 12 se extiende dentro del rebaje 65 y, de acuerdo con la posición de la palanca 14, contacta con su extremo 25 uno de los escalones 66, 67, 68 del fondo del rebaje, cada uno de los cuales corresponde con una respectiva posición axial del vástago de control dentro del canal 22 y, por lo tanto, a un modo de funcionamiento respectivo de la válvula.

Por ejemplo, en la disposición que se muestra esquemáticamente en la figura 6, la posición de la palanca 14 que permite que el extremo 25 del vástago 24 se tope contra el escalón más profundo 66, hace que el vástago 24, como se muestra en la figura 3 se posicione con la cabeza del pistón 54, con la junta 55, presionada por el paquete de miembros elásticos 56 contra el cuerpo regulador de flujo 42, para cerrar de este modo el acceso al paso axial 43, estando empujado el mismo cuerpo regulador del flujo 42 por el resorte 63 contra el elemento anular 50 en la cavidad 17, y bloqueando la conexión con el canal 36 y, por tanto, con los canales de suministro de vapor 34, 35 y 37 adicionales.

En estas condiciones, la válvula 12 está en la posición cerrada o de espera.

Un desplazamiento angular de la palanca 14 mueve el extremo libre 25 del vástago 24 al escalón más superficial 67 y conduce a una posición axial diferente del vástago 24, como se muestra, por ejemplo, en la figura 4, en la que el extremo 26 del vástago 24 hace que la cabeza del pistón 55 únicamente se desplace, para superar el empuje del paquete de resortes 56, y hace que el paso axial 43 se abra y el condensado formado en la cavidad cilíndrica 17 se drene a la sección final 39 del conducto axial 22 y finalmente a los conductos de drenaje 40, 41.

Cualquier desplazamiento angular adicional de la palanca 14 hace que el extremo 25 del vástago 24 se acople con el escalón 68 y desplace axialmente el vástago 24 a la posición que se muestra, por ejemplo, en la figura 5, en la que el hombro 30, con la junta tórica 31, provoca el desplazamiento axial del cuerpo regulador de flujo 42, acoplándose axialmente con el primer manguito 44 y bloqueando el canal 43 para evitar el paso de vapor a los conductos de drenaje del condensado 40, 41.

Dicho desplazamiento provoca la exposición parcial o total de los canales 49 formados en la superficie cilíndrica 46, con respecto al elemento anular 50.

Estos canales permiten que la cámara cilíndrica 17 esté conectada únicamente con el conducto 36, lo que permite que el vapor alcance la conexión 38 conectada al pitorro 9, mediante los conductos 34, 35.

Con todos los demás pasos cerrados, la válvula 12 solo podrá suministrar vapor al caudal máximo, suponiendo que el escalón 68 tenga una profundidad tal que permita abrir por completo las ranuras axiales 49, mediante el posicionamiento relativo del vástago 24.

Por el contrario, cambiando el número de escalones del fondo del rebaje 66 y cambiando su profundidad relativa con respecto al escalón 68 o, en concreto, reduciéndola, el diferente posicionamiento axial del vástago de control 24 provocará que las ranuras axiales 49 se abran parcialmente y que se establezca un suministro reducido predeterminado del flujo de vapor por la profundidad respectiva de los escalones del rebaje 66.

Por lo tanto, con el aparato de la invención, el condensado formado cuando el aparato está inactivo puede drenarse de la válvula 12 y pueden establecerse automáticamente diferentes flujos de dispensación de vapor según el tipo de calentamiento que debe proporcionarse, es decir, dependiendo de la cantidad de líquido que va a calentarse o espumarse, si el líquido es leche, proporcionando de este modo un ahorro de energía y rentabilidad.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de dispensación de vapor (100) para la preparación de bebidas calientes, comprendiendo el aparato: - una caldera (1) configurada para generar vapor y que comprende una primera salida (4);

- un pitorro de vapor (9) configurado para introducir vapor en un recipiente;

- un conducto de suministro de vapor (11) conectado a la primera salida (4) de la caldera (1) y configurado para suministrar el vapor al pitorro (9);

comprendiendo además una válvula (12) para dispensar vapor al pitorro (9) y que drena el agua de condensación formada en la válvula (12) y en el conducto de suministro de vapor (11) aguas arriba de la válvula (12), durante el tiempo de cierre de la válvula (12) transcurrido desde una operación de dispensación previa, estando dicha válvula (12) interpuesta entre el pitorro (9) y el conducto de suministro de vapor (11) y comprendiendo:

- un cuerpo hueco (15) predominantemente longitudinal que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (X-X), comprendiendo dicho cuerpo hueco (15):

- una cavidad axial (17), una conexión de entrada de vapor (13), situada en un extremo axial del cuerpo hueco (15), estando conectada dicha conexión de entrada (13) a dicho conducto de suministro de vapor (11) pare recibir vapor desde la caldera (1) y suministrarlo al interior de dicha cavidad (17);

- una conexión de salida de vapor (38), conectada a dicho pitorro (9) para suministrar vapor a dicho pitorro (9); - una conexión de drenaje de agua de condensación (41);

- un vástago (24), acomodado axialmente en un canal (22) que tiene una abertura (21) orientada hacia afuera de la válvula (12) formada en dicho cuerpo hueco (15) y que termina con una abertura (26) que se abre en dicha cavidad (17), que está diseñado para realizar movimientos axiales en ambas direcciones a lo largo de dicho eje longitudinal (X-X);

- una palanca de control (14) acoplada operativamente con dicho vástago (24) para acomodar dichos movimientos axiales del mismo bajo el empuje de miembros elásticos (56, 63) desde una posición cerrada, estando dicho vástago (24) adaptado para crear pasos para establecer una comunicación hidráulica entre dicha conexión de entrada (13) y dicha conexión de drenaje (41), mediante un primer movimiento axial de dicho vástago (24), y para establecer una comunicación hidráulica entre dicha conexión de entrada (13) y la conexión de salida (38) en comunicación con dicho pitorro (9), como respuesta a un segundo movimiento axial del vástago (24).

2. Un aparato (100), según la reivindicación 1, en el que:

- dicha cavidad (17) del cuerpo hueco (15) incluye un elemento cilíndrico (42) para ajustar el flujo de vapor, teniendo dicho elemento cilíndrico (42) un agujero central pasante (43) y un primer manguito axial (44) que está orientado hacia la porción final (39) de dicha cavidad axial (22), en la que dicho primer manguito (44) encaja a través de una abertura (23) de dicha cavidad axial (22) con la interposición de una junta tórica (45).

3. Un aparato, según las reivindicaciones 1 y 2, en el que dicho elemento cilíndrico (42) tiene a porción de collarín (47) cuya superficie cilíndrica exterior (46) colocada alrededor de dicho primer manguito axial (44), formando de este modo un hueco anular (48), está formada con una pluralidad de ranuras (49) dispuestas en la misma.

4. Un aparato, según la reivindicación 3, caracterizado por que dicho elemento cilíndrico (42) está conectado operativamente a un elemento anular (50), dispuesto concéntricamente en la porción de collarín (47) que expone parcial o completamente la abertura de dichas ranuras (49) con el desplazamiento axial de dicho elemento cilíndrico (42) paralelo al eje X-X.

5. Un aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que dicha cavidad (17) de dicho cuerpo hueco (15) incluye una cabeza del pistón (54), que tiene un sello (55) que se apoya contra la abertura de dicho agujero axial pasante (43) de dicho elemento cilíndrico (42), que está orientado hacia el interior de dicha cavidad (17), un vástago (64), conectado con uno de sus extremos a dicha cabeza del pistón (54) y que está axialmente acomodado en el conducto de suministro de vapor (59) formado dentro de un cuerpo de tipo tapa (58), que está adaptado para cerrar dicha cavidad (17) de dicho cuerpo cilíndrico (15), un paquete de elementos elásticos (56) que está interpuesto entre dicha cabeza del pistón (54) y dicho cuerpo de tipo tapa (58) para mantener dicha cabeza del pistón (54) adherida contra la abertura de dicho agujero axial pasante (43) de dicho elemento cilíndrico (42), orientado hacia el interior de dicha cavidad (17).

6. Un aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que dicha cavidad (17) de dicho cuerpo cilíndrico (15) comprende un miembro elástico (63) entre dicho elemento cilíndrico (42) para ajustar el flujo de vapor y dicho cuerpo de tipo tapa (58) para empujar dicho elemento cilíndrico (42) contra la abertura (23) de la porción terminal (39) de dicho conducto axial (22) que está orientado hacia dicha cavidad (17).

7. Un aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que dicha palanca de control (14), acoplada operativamente con dicho vástago (24) para acomodar los movimientos axiales de este último desde una posición cerrada, comprende un rebaje (65) cuyo fondo está formado con una pluralidad de escalones (66, 67, 68) que tienen diferentes profundidades en la palanca cuerpo, teniendo dicho vástago de control (24) para controlar la válvula (12) su extremo (25) en contacto con uno de los escalones (66, 67, 68) del fondo del rebaje (65), según la posición angular asumida por la palanca (14), cada una correspondiente a una respectiva posición axial de dicho vástago de control (24) en el canal (22) y, por tanto, a un respectivo modo de funcionamiento de la válvula (12).