IT201900019199A1 - Apparato per l’erogazione di vapore per la preparazione di bevande calde - Google Patents

Description

Titolo: “Apparato per l’erogazione di vapore per la preparazione di bevande calde”

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un apparato per l’erogazione di vapore per la preparazione di bevande calde provvisto di un dispositivo per scaricare preliminarmente l’acqua di condensa formatasi nel condotto del vapore, a monte del rubinetto, durante il tempo di chiusura del rubinetto trascorso da una precedente erogazione di vapore.

Come è noto, ad esempio, le macchine da caffè espresso per bar, ristoranti e simili esercizi, sono normalmente equipaggiate da una caldaia per la generazione del vapore e da una lancia per l’erogazione del vapore in un recipiente. Tradizionalmente, il vapore erogato dalla lancia viene utilizzato per riscaldare e/o montare del latte destinato alla preparazione della bevanda universalmente conosciuta come “cappuccino”.

Più in dettaglio, la caldaia comprende un’uscita collegata tramite un condotto di alimentazione ad un rubinetto erogatore alimentante, a sua volta, la lancia a vapore. Poiché tra una erogazione e l’altra del vapore, intercorre normalmente un certo lasso di tempo, in pratica si riscontra che, nonostante la predisposizione di una opportuna coibentazione, nel condotto di alimentazione del vapore, nel tratto compreso tra l’uscita della caldaia ed il rubinetto erogatore, l’abbassamento della temperatura provoca la condensazione del vapore che è presente in tale tratto di condotto. Ciò determina la formazione di liquido di condensazione che, a seconda delle dimensioni e lunghezza del tratto di condotto, nonché delle sue condizioni di coibentazione e del tempo trascorso dall’ultima erogazione del vapore, può raggiungere e superare 10 o 12 grammi di quantitativo.

Tale liquido di condensazione, se non eliminato dal condotto ove si è formato, durante la erogazione di vapore per effettuare il riscaldamento del latte tramite la lancia a vapore, finisce per riversarsi nel latte riscaldato e, data la sua minore densità rispetto al latte, rimane sulla superficie di questo, determinando nel consumatore una sensazione sgradevole.

In accordo con la tecnica nota, si è cercato di risolvere il problema del liquido di condensazione nel condotto di alimentazione del vapore con varie soluzioni.

Una di queste consiste nell’aumentare l’efficienza della coibentazione del tratto di condotto che alimenta il vapore al rubinetto, come ad esempio descritto in US 20170332825 A1.

Una diversa soluzione, nota, consiste nella previsione di un elemento riscaldante, nel tratto di condotto ove può verificarsi la condensazione, che rimanga sempre attivo anche tra una erogazione di vapore e l’altra, come ad esempio descritto in US 20170332832 A1.

Si tratta di soluzioni tecniche in genere molto costose e comunque poco efficienti.

Un’altra alternativa, in accordo con la tecnica nota, è quella di eliminare il liquido di condensazione, formatosi a monte del rubinetto di erogazione, semplicemente aprendo quest’ultimo e mantenendolo aperto per un breve periodo di tempo, prima di immettere la lancia a vapore entro il fluido da riscaldare.

In accordo con tale tecnica operativa, si nota però l’inconveniente che lo scarico del liquido di condensa viene fatto in modo libero sulla bacinella porta tazze della macchina, con la produzione di spruzzi di acqua bollente mista a vapore e possibilità di insudiciamento del banco di lavoro.

Uno degli scopi della presente invenzione è quindi quello di eliminare l’acqua di condensazione che si produce nel tratto di condotto di alimentazione del vapore, a monte del rubinetto erogatore, dotando quest’ultimo di un dispositivo, che possa essere azionato tramite lo stesso rubinetto erogatore, e che inoltri l’acqua di condensazione verso un condotto di raccolta e di scarico, lasciando che, con un’ulteriore manovra del rubinetto, avvenga la erogazione di solo vapore all’interno della lancia vapore.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di poter fornire alla lancia per il riscaldamento della bevanda almeno un flusso predeterminato di vapore, preferibilmente una pluralità di flussi di valore differente, determinati da posizioni prestabilite dell’organo di comando della apertura e chiusura del rubinetto, cosi da adeguare automaticamente il flusso di vapore in base alla tipologia di riscaldamento di eseguire, con indubbi risparmi energetici rispetto ad erogazioni senza controllo come nel caso di impiego di un rubinetto convenzionale.

Questi ed altri scopi ancora che meglio appariranno dalla descrizione che seguirà, vengono raggiunti da un apparato per l’erogazione di vapore per la preparazione di bevande calde, che si caratterizza in accordo con la rivendicazione 1 riportata nel seguito.

L’invenzione verrà ora descritta in dettaglio, con riferimento ad una sua forma di attuazione, data solo a titolo indicativo e non limitativo, illustrata sui disegni allegati in cui:

- la Figura 1 mostra schematicamente alcuni elementi di un apparato per l'erogazione di vapore per la preparazione di bevande calde in accordo con la presente invenzione;

- la Figura 2 mostra una vista in prospettiva esplosa di una sezione longitudinale del rubinetto;

- la Figura 3 mostra una sezione longitudinale del rubinetto per la erogazione del vapore, con dispositivo per lo scarico dell’acqua di condensazione, nella sua posizione di attesa;

- la Figura 4 mostra una sezione longitudinale del rubinetto per la erogazione del vapore, con dispositivo per lo scarico dell’acqua di condensazione, nella posizione assunta per lo scarico di quest’ultima;

- la Figura 5 mostra una sezione longitudinale del rubinetto per la erogazione del vapore, con dispositivo per lo scarico dell’acqua di condensazione, nella posizione assunta per la erogazione del vapore con un predeterminato valore di flusso; - la Figura 6 mostra una vista schematica dell’impegno funzionale tra la leva di comando dell’asta del rubinetto e la estremità di detta asta;

- la Figura 7 mostra, in vista prospettica esplosa, il corpo regolatore del flusso di vapore del rubinetto e del relativo elemento anulare di regolazione dell’apertura assiale delle fessure di passaggio del vapore.

Con riferimento alla figura 1, si possono rilevare le caratteristiche generali di un apparato 100 per l'erogazione di vapore per la preparazione di bevande calde, preferibilmente per il riscaldamento e/o montatura di latte, in accordo con la presente invenzione.

L'apparato 100 può essere realizzato come apparato stand-alone oppure integrato in una macchina per la preparazione di bevande calde, ad esempio caffè, caffè espresso, cappuccino, thè e simili.

L'apparato 100 comprende una caldaia 1 configurata per generare vapore, un serbatoio dell’acqua (non illustrato nelle annesse figure) ed una pompa di alimentazione 3. Tale pompa di alimentazione 3 è configurata per prelevare acqua dal serbatoio e per alimentarla alla caldaia 1 tramite un condotto di immissione 2.

A regime, nelle normali condizioni di lavoro, la caldaia 1 genera, a partire dall’acqua alimentata nel condotto di immissione 2, una miscela di acqua calda e vapore ad una temperatura di equilibrio di circa 120°C.

La caldaia 1 comprende una prima uscita 4 la quale è configurata per intercettare esclusivamente la fase vapore della miscela.

La stessa caldaia 1 comprende inoltre una seconda uscita 5 configurata per intercettare unicamente la fase di acqua calda della miscela la quale può essere erogata tramite un condotto 6, ad un convenzionale rubinetto 7 comandato dagli spostamenti angolari di un pomolo 8.

L’apparato 100 comprende inoltre una lancia 9 per immettere vapore nel liquido da riscaldare. Preferibilmente, tale lancia 9 è costituita da una cannula tubolare destinata ad essere immersa nel liquido, ad esempio latte, contenuto in un recipiente. Immettendo vapore all’interno del latte, la lancia 9 consente di riscaldarlo e/o montarlo in modo convenzionale. Ancora preferibilmente, tale lancia 9 è munita di una impugnatura di manovra 10, termicamente isolata, che ne facilita il controllo e la movimentazione.

L’apparato 100 comprende inoltre un condotto 11 di alimentazione del vapore collegato alla prima uscita 4 della caldaia e configurato per alimentare il vapore alla lancia 9.

Il condotto 11 è collegato ad un rubinetto 12 sul raccordo 13 di questo.

Lo stesso rubinetto 12, oltre ad essere destinato all’erogazione del vapore, comprende anche mezzi atti a scaricare preliminarmente l’acqua di condensa formatasi nel condotto di alimentazione del vapore 11, oltre che nello stesso rubinetto 12, durante il tempo di chiusura di questo, trascorso da una precedente erogazione.

L’erogazione del vapore, avviene tramite il comando di una leva 14 la quale è fissata all’esterno del corpo cilindrico 15 del rubinetto 12, tramite un perno 16, che consente alla leva 14 di poter essere spostata angolarmente da un operatore, tra varie posizioni, come verrà descritto in dettaglio nel seguito.

Con particolare riferimento alla figura 2, il rubinetto 12 comprende il già menzionato corpo cilindrico 15 il quale possiede la cavità cilindrica interna 17 e presenta una estensione longitudinale lungo un asse indicato con X-X.

Il corpo cavo 15 è altresì provvisto di una flangia 18 per il collegamento ad un organo di supporto, non mostrato, disposta attorno all’estremità 19 ove si trova una prima apertura 20.

L’organo di supporto può essere la parte di un telaio di supporto dell'apparato 100 oppure di un telaio di una macchina per la preparazione di bevande calde, ad esempio caffè, nel quale l'apparato 100 è integrato.

Alla estremità assialmente opposta all’apertura 20, il corpo cavo 15 presenta una seconda apertura 21 che fornisce accesso ad una cavità assiale cilindrica 22. Questa termina con la estremità 23, posta all’interno dalla cavità cilindrica 17.

All’interno della cavità assiale 22 è posizionata un’asta cilindrica 24, suscettibile di potersi muovere assialmente lungo l’asse X-X. La prima estremità 25 dell’asta 24 è destinata a rimanere all’esterno della cavità 22, per collaborare con la leva di manovra 14 del rubinetto 12, come verrà dettagliatamente descritto nel seguito, mentre la seconda estremità 26 è destinata a pervenire sino entro la cavità cilindrica 17.

La tenuta idraulica tra l’asta 24 e la parete interna della cavità assiale 22 è garantita dalle guarnizioni toroidali 27, 28, 29 e 30, quest’ultima essendo posizionata contro la battuta 31 dalla quale si diparte il tratto finale 32 dell’asta 24.

Sulla stessa asta 24, tra la zona in cui è posizionata la guarnizione toroidale 28 e la zona in cui è posizionata la guarnizione toroidale 29, è ricavata una gola anulare 33 nella quale sfociano, come si vedrà in seguito, quando l’asta 24 è posizionata entro la cavità assiale 22, i tratti 34 e 35 del condotto 36 di erogazione del vapore, quando il rubinetto 12 è comandato per eseguire la suddetta funzione.

I tratti 34 e 35 sfociano infatti entro la cavità 37 del raccordo 38 al quale è collegata la lancia 9 dell’apparato 100.

In corrispondenza della parte terminale 39 dalla parte della estremità 23 del condotto assiale 22, si diparte radialmente un primo tratto 40 del condotto di scarico 41 della condensa, formatisi nel rubinetto 12 e nel condotto 11, a monte di questo, che può essere, in tal modo, evacuato in un punto anche distante dalla zona in cui opera il rubinetto 12.

Con riferimento alle Figure 3, 4 e 5 congiuntamente alla Figura 2, si rileva che all’interno della cavità 17 del corpo cilindrico 15, è alloggiato un elemento cilindrico complessivamente indicato con il riferimento 42, svolgente la funzione di regolatore di flusso.

Tale elemento cilindrico 42 è provvisto di un foro centrale passante 43 e di un primo manicotto assiale 44 rivolto verso la porzione terminale 39 della cavità assiale 22 nella quale detto manicotto si inserisce passando attraverso l’apertura 23 della stessa cavità assiale 22 con la interposizione di una guarnizione di tenuta toroidale 45.

Lo stesso elemento cilindrico 42, come evidenziato nella vista prospettica in esploso di Figura 7, nella superficie cilindrica esterna 46 della porzione a collare 47, posta attorno al manicotto assiale 44, con la formazione di un incavo anulare 48, è provvista di una pluralità di solcature 49 distribuite su detta superficie esterna 46.

Tali solcature possono essere realizzate in forma di scanalature assiali oppure essere rappresentate da una scanalatura con andamento a spirale.

Concentricamente, sulla porzione 47 in forma di collare, è inserito un elemento anulare 50 fissato radialmente alla parete interna della cavità 17. A seguito dello spostamento assiale dell’elemento cilindrico 42, parallelamente all’asse X-X, relativamente al detto elemento anulare 50, viene scoperta in tutto od in parte l’apertura delle dette solcature 49.

Un’ulteriore guarnizione toroidale 51 è posizionata tra l’elemento anulare 50 e l’elemento cilindrico 42.

Sulla faccia opposta a quella ove è ricavato il primo manicotto assiale 44, l’elemento cilindrico 42 presenta una cavità anulare 52 al centro della quale si erge un secondo manicotto assiale 53 con foro centrale che costituisce il prolungamento in allineamento del foro assiale 43 del manicotto opposto 44.

Contro il suddetto secondo manicotto assiale 53 si impegna frontalmente la testa a pistone 54, provvista di guarnizione 55, spinta da un pacco 56 di organi elastici, ad esempio molle a tazza, che reagisce contro l’estremità di un manicotto 57, esteso lungo l’asse X-X, ed appartenente ad un corpo 58 formante tappo di chiusura della cavità 17 del corpo cilindrico 15.

Il suddetto corpo a tappo 58, alla sua estremità esterna, è provvisto del raccordo 13 di collegamento al condotto 11 del vapore proveniente dalla caldaia 1.

All’interno del raccordo 13 e del corpo a tappo 58, si estende un canale 59 per il passaggio del vapore che, attraversando canali radiali 60, 61, può pervenire nella camera 62 che è parte della cavità 17 del corpo cilindrico 15.

Il corpo a tappo 58 costituisce base di contrasto anche di una molla elicoidale, indicata con 63 che, impegnandosi nella cavità anulare 52 del corpo 42, mantiene questo spinto contro l’elemento anulare 50.

La testa a pistone 54 è connessa alla estremità di un’asta di comando 64 la quale si inserisce assialmente all’interno del condotto 59 di arrivo del vapore.

Con riferimento alla Figura 6 si rileva che la leva 14, per il comando operativo del rubinetto 12, montata sul corpo cilindrico 15 di questo mediante un perno 16, con la possibilità quindi di effettuare spostamenti angolari attorno al detto perno, è provvista di una nicchia 65 il cui fondo è conformato con una pluralità di gradini 66, 67, 68 aventi differente profondità nel corpo della leva.

Entro la nicchia 65 si estende l’asta 24 di comando del rubinetto 12 la quale, a seconda della posizione assunta dalla leva 14, perviene, con la sua estremità 25, in contatto con uno dei gradini 66, 67, 68 del fondo della nicchia a ciascuno dei quali corrisponde una rispettiva posizione assiale dell’asta di comando all’interno del canale 22 e quindi una rispettiva modalità di funzionamento del rubinetto.

Ad esempio, nel caso schematicamente illustrato in Figura 6, il posizionamento della leva 14 che consente alla estremità 25 dell’asta 24 di pervenire contro il gradino più profondo 66, determina il posizionamento dell’asta 24, come mostrato nella Figura 3, in cui la testa a pistone 54, con guarnizione 55, risulta spinta dal pacco di elementi elastici 56 contro il corpo 42 di regolazione del flusso, chiudendo l’accesso al passaggio assiale 43 ed in cui lo stesso corpo 42 di regolazione del flusso è spinto dalla molla 63 contro l’elemento anulare 50 nella cavità 17, ostruendo il collegamento con il canale 36 e quindi con gli ulteriori canali 34, 35 e 37 di erogazione del vapore. In tali condizioni il rubinetto 12 si trova in posizione di chiusura o di attesa Uno spostamento angolare della leva 14, portando la estremità libera 25 dell’asta 24 in corrispondenza del gradino 67, meno profondo, determina un diverso posizionamento assiale dell’asta 24 e precisamente, ad esempio quello mostrato nella Figura 4 in cui l’estremità 26 dell’asta 24 determina uno spostamento assiale solo della testa a pistone 55, vincendo la spinta elastica del pacco di molle 56, e quindi determina l’apertura del passaggio assiale 43 che consente lo scarico del liquido di condensa formatosi nella cavità cilindrica 17, facendolo pervenire nel tratto terminale 39 del condotto assiale 22, e da questo ai condotti di scarico 40, 41.

Un ulteriore spostamento angolare della leva 14, determinando l’impegno della estremità 25 dell’asta 24 con il gradino 68, provoca lo spostamento assiale dell’asta 24 nella posizione mostrata, ad esempio, nella Figura 5 in cui lo spallamento 30, con guarnizione toroidale 31, determina lo spostamento assiale del corpo 42, di regolazione del flusso, impegnandosi frontalmente con il primo manicotto 44 provvedendo ad ostruire il canale 43 così da non consentire il passaggio del vapore verso i condotti 40, 41 di scarico del liquido di condensa.

Il suddetto spostamento determina lo scoprimento, rispetto all’elemento anulare 50, parziale o totale, delle solcature 49 ricavate sulla superficie cilindrica 46.

Le suddette solcature pongono la camera cilindrica 17 in collegamento solo con il condotto 36 che, tramite i condotti 34, 35 consentono al vapore di raggiungere il raccordo 38 collegato alla lancia 9.

Tutti gli altri passaggi essendo chiusi, il rubinetto 12 è nelle condizioni di erogare solo vapore alla massima portata, assumendo che la profondità del gradino 68 sia tale da consentire, tramite il relativo posizionamento dell’asta 24, la completa apertura delle fessure assiali 49.

In alternativa, variando il numero dei gradini del fondo della nicchia 66 e variando la loro profondità rispetto a quella del gradino 68, o più esattamente riducendola, il diverso posizionamento assiale dell’asta di comando 24, determinerà la parziale apertura delle fessure assiali 49 e quindi una predeterminata ridotta erogazione del flusso di vapore stabilita dalla rispettiva profondità dei gradini della nicchia 66. In accordo con l’apparato dell’invenzione, risulta quindi possibile, non solo scaricare dal rubinetto 12 il liquido di condensa formatosi durante il periodo di inattività dell’apparato, ma anche predisporre automaticamente diversi flussi di erogazione del vapore proporzionati alla tipologia di riscaldamento da effettuare a seconda del quantitativo del liquido da riscaldare o da montare, nel caso in cui il liquido fosse latte, con risparmio energetico e quindi anche economico.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Apparato (100) per l'erogazione di vapore per la preparazione di bevande calde, l'apparato comprendendo: - una caldaia (1) configurata per generare vapore e comprendente una prima uscita (4); - una lancia (9) vapore configurata per immettere vapore in un recipiente; - un condotto di alimentazione del vapore (11) collegato alla prima uscita (4) della caldaia (1) e configurato per alimentare il vapore alla lancia (9); caratterizzato dal fatto di comprendere un rubinetto (12) per erogare vapore alla lancia (9) e per scaricare l’acqua di condensa formatasi nel rubinetto (12) e nel condotto di alimentazione del vapore (11), a monte del rubinetto (12), durante il tempo di chiusura del rubinetto (12) trascorso da una precedente erogazione, detto rubinetto (12) essendo interposto tra la lancia (9) e il condotto di alimentazione del vapore (11) e comprendendo: - un corpo cavo (15), a prevalente estensione longitudinale sviluppantesi lungo un asse longitudinale (X-X), detto corpo cavo (15) comprendendo: - una cavità assiale (17), un raccordo d’ingresso del vapore (13), posto ad una estremità assiale del corpo cavo (15), detto raccordo di ingresso (13) essendo collegato al detto condotto di alimentazione del vapore (11) per ricevere vapore dalla caldaia (1) ed erogarlo all’interno di detta cavità (17); - un raccordo di uscita (38) del vapore, collegato a detta lancia (9) per alimentare vapore a detta lancia (9); - un raccordo di scarico (41) dell’acqua di condensa; - un’asta (24), alloggiata assialmente in un canale (22), provvisto di apertura (21) verso l’esterno del rubinetto (12), ricavato all’interno di detto corpo cavo (15) e terminante con una apertura (26) sfociante in detta cavità (17), atta ad effettuare spostamenti assiali, in entrambi i sensi lungo il detto asse longitudinale (X-X); - una leva di comando (14), operativamente impegnata con detta asta (24) per consentire a questa i detti spostamenti assiali in risposta alla spinta di organi elastici (56,63), a partire da una posizione di chiusura, detta asta (24) essendo atta a determinare passaggi per stabilire un collegamento idraulico tra detto raccordo d’ingresso (13) ed detto raccordo di scarico (41), attraverso un primo spostamento assiale di detta asta (24), nonché per stabilire un collegamento idraulico tra detto raccordo d’ingresso (13) ed il raccordo d’uscita (38) in comunicazione con detta lancia (9), a seguito di un secondo spostamento assiale dell’asta (24).
2. 2) Apparato (100) secondo la rivendicazione 1, in cui: - detta cavità (17) del corpo cavo (15) include un elemento cilindrico (42) per la regolazione del flusso del vapore, detto elemento cilindrico (42) essendo provvisto di un foro centrale passante (43) e di un primo manicotto assiale (44) rivolto verso la porzione terminale (39) della detta cavità assiale (22), nella quale detto primo manicotto (44) si inserisce passando attraverso una apertura (23) della stessa cavità assiale (22) con la interposizione di una guarnizione di tenuta toroidale (45).
3. 3) Apparato secondo le rivendicazioni 1 e 2, in cui detto elemento cilindrico (42) è provvisto di una porzione a collare (47) nella cui superficie cilindrica esterna (46), posta attorno al detto primo manicotto assiale (44), con la formazione di un incavo anulare (48), è ricavata una pluralità di solcature (49) distribuite su di essa.
4. 4) Apparato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato per il fatto che detto elemento cilindrico (42) è operativo collegato ad un elemento anulare (50), posto concentricamente sulla porzione in forma di collare (47), che, a seguito dello spostamento assiale, parallelamente all’asse X-X, del detto elemento cilindrico (42), scopre in tutto od in parte l’apertura delle dette solcature (49) 5) Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato per il fatto che detta cavità (17) di detto corpo cavo (15) include una testa di pistone (54), provvista di guarnizione (55), posizionata contro l’apertura del detto foro assiale passante (43) di detto elemento cilindrico (42), rivolta verso l’interno di detta cavità (17), un’asta (64), collegata con una sua estremità a detta testa di pistone (54) ed alloggiata assialmente entro il condotto (59) di adduzione del vapore ricavato entro un corpo a tappo (58) atto a chiudere la detta cavità (17) del detto corpo cilindrico (15), un pacco di elementi elastici (56) essendo interposto tra detta testa di pistone (54) e detto corpo a tappo (58) per mantenere detta testa di pistone (54) aderente contro l’apertura del detto foro assiale passante (43) di detto elemento cilindrico (42), rivolta verso l’interno di detta cavità (17). 6) Apparato, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato per il fatto che detta cavità (17) del detto corpo cilindrico (15), comprende un elemento elastico (63), posto tra detto elemento cilindrico (42) di regolazione del flusso del vapore e detto corpo a tappo (58) per spingere elasticamente detto elemento cilindrico (42) contro l’apertura (23) della porzione terminale (39) del detto condotto assiale (22) rivolta verso detta cavità (17). 7) Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzata per il fatto che detta leva di comando (14), operativamente impegnata con detta asta (24) per consentire a questa i detti spostamenti assiali, a partire da una posizione di chiusura, comprende una nicchia (65) il cui fondo è conformato con una pluralità di gradini (66, 67, 68) aventi differente profondità nel corpo della leva, detta asta (24) di comando del rubinetto (12), a seconda della posizione angolare assunta dalla leva (14), risultando, con la sua estremità (25), in contatto con uno dei gradini (66, 67, 68) del fondo della nicchia (65) a ciascuno dei quali corrisponde una rispettiva posizione assiale della detta asta di comando (24) all’interno del canale (22) e quindi una rispettiva modalità di funzionamento del rubinetto (12).