IT202000014425A1

IT202000014425A1 - Unità d'infusione motorizzata

Info

Publication number: IT202000014425A1
Application number: IT102020000014425A
Authority: IT
Inventors: Gabriele Molinaro; Denis Rotta
Original assignee: Lavazza Luigi Spa
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2021-12-17
Also published as: CA3176827A1; EP4167807B1; CN115551394A; EP4167807A1; US20230180960A1; KR20230026988A; AU2021291701A1; WO2021255656A1; JP2023530819A; BR112022022214A2

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Unit? d'infusione motorizzata"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un'unit? d'infusione motorizzata per una macchina per la preparazione di bevande tramite l?utilizzo di un prodotto in polvere contenente uno o pi? ingredienti, in particolare caff?.

Nella descrizione che segue si far? riferimento per semplicit? all'impiego di una pastiglia compattata, ma ? chiaro che l'invenzione non ? limitata a un'unit? d'infusione atta a funzionare con pastiglie, ma ? applicabile pi? in generale anche a unit? d'infusione facenti uso di capsule o, in alternativa, di cialde, o anche di prodotto in polvere.

Sono note macchine per la preparazione di bevande comprendenti un'unit? d'infusione motorizzata, in cui l'unit? d'infusione comprende due parti atte a definire una camera d'infusione e un motore elettrico predisposto per controllare, tramite un meccanismo di trasmissione, il movimento relativo delle due parti tra una posizione aperta, in cui le due parti sono distanziate l'una dall'altra per permettere l'inserimento di una capsula, e una posizione chiusa, in cui le due parti sono accoppiate l'una all'altra per racchiudere la camera d'infusione.

Scopo della presente invenzione ? fornire un'unit? d'infusione motorizzata perfezionata.

Questo e altri scopi sono raggiunti secondo la presente invenzione grazie a un'unit? d'infusione come definita nell'annessa rivendicazione indipendente 1. Forma inoltre oggetto dell'invenzione un procedimento per la preparazione di una bevanda come definito nell'annessa rivendicazione indipendente 13.

Forme di realizzazione vantaggiose dell'unit? d'infusione secondo l'invenzione e modalit? di attuazione vantaggiose del procedimento secondo l'invenzione sono specificate nelle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto ? da intendersi come parte integrante della descrizione che segue.

In sintesi, l'invenzione riguarda un?unit? d'infusione motorizzata per la preparazione di bevande a partire da un prodotto in polvere contenente almeno un ingrediente, comprendente

un gruppo di erogazione che include

- una prima parte di gruppo presentante un ricettacolo atto a ricevere detto prodotto in polvere, e

- una seconda parte di gruppo, rispetto alla quale la prima parte di gruppo ? mobile tra una posizione aperta, in cui la prima parte di gruppo e la seconda parte di gruppo sono distanziate l'una dall'altra per consentire l'inserimento di detto prodotto in polvere, e una posizione chiusa, in cui la prima parte di gruppo e la seconda parte di gruppo sono accoppiate l'una all'altra per definire congiuntamente una camera d'infusione,

un motore elettrico atto a comandare il movimento della prima parte di gruppo rispetto alla seconda parte di gruppo fra la posizione aperta e la posizione chiusa,

in cui il gruppo di erogazione comprende inoltre mezzi di lettura atti a rendere disponibile un?immagine digitale di detto prodotto in polvere, detti mezzi di lettura comprendendo un sensore ottico verso il quale il ricettacolo si affaccia in una posizione di rilevazione, intermedia fra la posizione aperta e la posizione chiusa.

Nell?unit? suddetta, pertanto, il sensore ottico non ? affacciato sulla camera d?infusione che si forma con la chiusura del gruppo di erogazione, e pertanto non ? necessario prevedere particolari accorgimenti per evitare che eventuale sporco generato dal processo di infusione possa perturbare un corretto funzionamento del sensore ottico. Ne conseguono evidenti vantaggi dal punto di vista della progettazione dell?unit? di infusione e, pi? in particolare, della camera di infusione.

Preferibilmente, l?unit? di infusione comprende inoltre un?unit? elettronica di controllo configurata per regolare parametri di infusione sulla base di detta immagine digitale del prodotto in polvere.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno pi? chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 ? una vista prospettica di un?unit? di infusione secondo l?invenzione;

le figure da 2 a 5 sono viste in sezione che illustrano differenti posizioni operative di un gruppo di erogazione dell?unit? di figura 1;

le figura 6 e 7 sono viste in sezione che illustra una prima parte di gruppo del gruppo di erogazione;

la figura 8 ? una vista in esploso della prima parte di gruppo;

le figure 9a, 9b e 10 sono viste in sezione prese in corrispondenza di differenti posizioni lungo un asse longitudinale della prima parte di gruppo;

le figure 11, 12 e 13 sono viste prospettiche che mostrano un ingranaggio di trasmissione, al quale sono associati un organo a camma e un sensore di posizione per il rilevamento della posizione della prima parte di gruppo;

la figura 14 ? una vista in sezione presa in corrispondenza di un motore elettrico per la movimentazione della prima parte di gruppo;

le figure da 15 a 18 sono viste in elevazione laterale dell?unit? di infusione, che mostrano differenti posizione operative dell?organo a camma, rispettivamente corrispondenti alle posizioni operative del gruppo di erogazione mostrate nelle figure da 2 a 5;

le figure da 19 a 22 sono viste prospettiche dell?interno dell?unit? di infusione, che mostrano differenti posizioni di un organo a paletta corrispondenti a differenti posizioni della prima parte di gruppo;

le figure 23 e 24 sono ulteriori viste in sezione dell?unit? di infusione;

le figure da 25 a 30 sono viste in sezione che illustrano fasi di avvicinamento di una pastiglia a una seconda parte di gruppo, preinfusione, infusione e strizzatura della pastiglia, nonch? riapertura del gruppo ed espulsione della pastiglia;

le figure 31 e 32 sono viste in sezione che illustrano fasi di pulizia del gruppo e distacco della pastiglia;

la figura 33 ? una vista sezionata della seconda parte di gruppo; e

la figura 34 ? una vista in sezione che illustra un metodo di pulizia del gruppo di erogazione.

Con riferimento alla figura 1, un'unit? d'infusione per una macchina per la preparazione di bevande, in particolare caff?, a partire da una pastiglia compattata contenente uno o pi? ingredienti, in particolare caff? in polvere, ? complessivamente indicata con 10.

Come gi? spiegato in precedenza, anche se l'invenzione ? descritta con riferimento all'impiego di una pastiglia compattata contenente l'ingrediente, o gli ingredienti, per la preparazione della bevanda, essa non deve intendersi come limitata a un'unit? d'infusione atta a funzionare con una pastiglia, ma come includente anche il caso in cui al posto di una pastiglia sia prevista una dose di polvere contenuta in una capsula, cialda o altra analoga confezione adatta alla preparazione di bevande mediante infusione. Ai fini della presente invenzione, il termine ?prodotto in polvere? contempla pertanto sia il prodotto in polvere sfuso sia il prodotto in polvere confezionato in capsula o cialda o compattato in forma di pastiglia.

Con riferimento alla figura 2, l'unit? d'infusione 10 comprende fondamentalmente un gruppo di erogazione includente una prima parte di gruppo mobile 12 e una seconda parte di gruppo stazionaria 14, un motore elettrico 16 atto a comandare il movimento relativo della prima parte di gruppo 12, un meccanismo di trasmissione 18 interposto fra il motore elettrico 16 e la prima parte di gruppo 12 e una struttura di supporto 20 che supporta la prima parte di gruppo 12, la seconda parte di gruppo 14, il motore elettrico 16 e il meccanismo di trasmissione 18.

La seconda parte 14 ? stazionaria, cio? fissa rispetto alla struttura di supporto 20, mentre la prima parte 12 ? mobile, in particolare lungo una traiettoria comprendente un tratto curvilineo e un tratto rettilineo, tra una posizione aperta (mostrata in figura 2), in cui la prima parte 12 ? distanziata dalla seconda parte 14 per consentire l'introduzione di una pastiglia P, e una posizione chiusa (mostrata in figura 4), in cui la prima parte 12 ? accoppiata con la seconda parte 14 per definire congiuntamente a questa una camera d'infusione, passando per una pluralit? di posizioni intermedie (come mostrato nelle figure dalla 2 alla 5).

La prima parte 12 presenta un ricettacolo 13 atto a ricevere la pastiglia P e a formare, insieme con la seconda parte 14, la camera d'infusione.

Come si pu? osservare nelle figure 2 e 4, la prima parte di gruppo 12 nella posizione aperta ? disposta sostanzialmente verticalmente per agevolare l?inserimento della pastiglia P nel ricettacolo 13, mentre nella posizione chiusa ? disposta sostanzialmente orizzontalmente, allineata con la seconda parte di gruppo 14. Nel movimento fra la posizione aperta e la posizione chiusa, la prima parte di gruppo 12 ruota pertanto di un angolo di circa 90?. L?asse di rotazione della prima parte di gruppo 12 ? indicato con x nelle figure.

Con riferimento alle figure 6 e 7, ? illustrata la prima parte di gruppo 12. La prima parte di gruppo 12 comprende un cilindro idraulico 121, nel quale ? montato un pistone 123 scorrevole lungo una direzione rettilinea. Nelle figure 6 e 7 ? mostrato un ingresso 121a, tramite il quale il cilindro idraulico 121 ? alimentabile con un liquido, in particolare acqua, tramite condotti non illustrati, per comandare l?avanzamento del pistone 123 dalla sua posizione retratta rappresentata nelle figure 6 e 7. Tale avanzamento ? contrastato da mezzi elastici 124 che comprendono in particolare una molla elicoidale e sono interposti fra il pistone 123 e il lato fondo del cilindro idraulico 121. Tali mezzi elastici 124, pertanto, sono disposti in modo da sollecitare il pistone 123 verso la sua posizione retratta.

Il ricettacolo 13 ? montato sul lato pistone del cilindro idraulico 121, in modo tale che il pistone 123 sia in grado di scorrere all?interno del ricettacolo 13. Sul pistone 123 ? disposta una testa di infusione 125 solidale con il pistone 123. Nella testa di infusione 125 sono ricavati condotti per l?iniezione di acqua nella camera d?infusione, come verr? descritto nel seguito. Sulla testa di infusione 125 ? inoltre disposta un?interfaccia di infusione 126 destinata ad andare a contatto con la pastiglia P. Nell?esempio illustrato l?interfaccia di infusione 126 ? realizzata come un filtro, e nel seguito verr? designata come filtro d?ingresso. Nel caso in cui l?unit? di infusione fosse prevista per un funzionamento con capsule, l?interfaccia di infusione potrebbe essere realizzata come un elemento provvisto di punte per la perforazione dell?involucro della capsula.

I condotti della testa di infusione 125 sono collegati con un condotto centrale 123a ricavato attraverso uno stelo del pistone 123, il quale ? a sua volta atto a essere collegato a un condotto di alimentazione di acqua (non illustrato).

Fra la testa di infusione 125 e una superficie laterale interna 131 del ricettacolo 13 ? disposta una guarnizione 127 solidale con la testa di infusione 125, e pertanto scorrevole a contatto con la superficie laterale interna 131 del ricettacolo 13. Vantaggiosamente, la guarnizione 127 esercita un?azione di raschiamento e pulizia della superficie laterale interna 131 del ricettacolo 13 durante lo scorrimento della testa di infusione 125.

Con riferimento alla figura 8, la testa di infusione 125 ? montata in modo rilasciabile sul pistone 123, e il ricettacolo 13 ? montato in modo rilasciabile sul cilindro idraulico 121. In particolare, le figure 9a e 9b mostrano che il ricettacolo 13 ? fissato al cilindro idraulico 123 mediante un innesto a baionetta. Il ricettacolo 13 presenta pertanto una coppia di denti di aggancio 13a sporgenti radialmente verso l?interno e inseriti in rispettive scanalature a L 121a ricavate su una superficie radialmente esterna del cilindro idraulico 121. La testa di infusione 125 ? montata a scatto sul pistone 123. La figura 10 mostra che su una superficie interna del ricettacolo 13 ? inoltre ricavata una pluralit? di denti di vincolo 13b, i quali impegnano ? quando il pistone 123 e la testa di infusione 125 sono nella posizione retratta - rispettive scanalature assiali 125a ricavate su una superficie radialmente esterna della testa di infusione 125.

La prima parte di gruppo 12 comprende inoltre una coppia di glifi 128 che si estendono dal cilindro idraulico 121, e nei quali sono ricavate rispettive scanalature di guida rettilinee 129. Le scanalature di guida 129 si estendono lungo una direzione parallela alla direzione di scorrimento del pistone 123.

Tornando alle figure 2-5, il meccanismo di trasmissione 18 ? disposto tra il motore elettrico 16 e la prima parte di gruppo 12 per trasmettere a quest'ultima il moto generato dal motore elettrico 16, in maniera tale per cui quando il motore elettrico 16 ? alimentato con una data tensione la prima parte di gruppo 12 si muove rispetto alla seconda parte di gruppo 14 nel verso dalla posizione aperta alla posizione chiusa, mentre quando il motore elettrico 16 viene alimentato con una tensione inversa alla precedente la prima parte di gruppo 12 si muove rispetto alla seconda parte di gruppo 14 nel verso opposto, cio? nel verso dalla posizione chiusa alla posizione aperta.

Il meccanismo di trasmissione 18 comprende un gruppo di riduzione 26 e un gruppo di conversione del moto 28.

Con riferimento anche alle figure 11-13, il gruppo di riduzione 26 ? preferibilmente realizzato come gruppo di riduzione a ingranaggi comprendente un pignone 30, che ? calettato su un albero del motore elettrico 16 per essere comandato in rotazione da quest'ultimo, e una ruota dentata 32 (o meglio, come nella forma di realizzazione illustrata, un settore di ruota dentata) ingranante con il pignone 30. Fra il pignone 30 e la ruota dentata 32 possono essere interposte una o pi? ruote dentate intermedie.

Con riferimento alle figure 2-6 e 13-14, il gruppo di conversione del moto 28 ? configurato per convertire il moto rotatorio dell'elemento finale (ruota dentata condotta) del gruppo di riduzione 26 nel moto rotatorio e traslatorio della prima parte di gruppo 12. Nell?esempio illustrato, il gruppo di conversione del moto 28 comprende un meccanismo a ginocchiera formato da un primo elemento di ginocchiera 281 e un secondo elemento di ginocchiera 282 incernierati fra loro. Il primo elemento di ginocchiera 281 ? solidale in rotazione con un albero 283, il quale ? a sua volta solidale in rotazione con la ruota dentata 32. L?albero 283 definisce pertanto l?asse di rotazione x della prima parte di gruppo 12 e della ruota dentata 32. L?albero 283 ? alloggiato nelle scanalature di guida 129 dei glifi 128 della prima parte di gruppo 14. Il secondo elemento di ginocchiera 282 ? incernierato alla prima parte di gruppo 12, pi? precisamente al corpo del cilindro idraulico 121, tramite un perno di incernieramento 284. Un prolungamento del perno di incernieramento 284 impegna una scanalatura di guida 285 ricavata in una parete laterale 202 della struttura di supporto 20, come ? mostrato in figura 24.

In virt? della disposizione sopra descritta, alla posizione angolare della ruota dentata 32 ? associata una posizione relativa della prima parte di gruppo 12 rispetto alla seconda parte di gruppo 14.

La seconda parte di gruppo 14 ? fissata alla struttura di supporto 20 e presenta un sistema di condotti per l?erogazione della bevanda, i quali confluiscono in un condotto principale di erogazione 141, nel quale ? disposta una valvola di preinfusione 142 con precarico. Sulla seconda parte di gruppo 14 ? disposto un filtro d?uscita 143, che funge da interfaccia fra la seconda parte di gruppo 14 e la camera d?infusione. Attorno a un?estremit? della seconda parte di gruppo 14 ? disposta una guarnizione radiale 145. Nella condizione chiusa del gruppo di erogazione, tale guarnizione radiale 145 esercita una tenuta contro la superficie radialmente interna 131 del ricettacolo 13.

Con riferimento in particolare alla figura 11, l'unit? d'infusione 10 comprende inoltre un microinterruttore 34, il cui stato operazionale ? operativamente associato alla posizione angolare della ruota dentata 32. In particolare, lo stato operazionale del microinterruttore 34 ? commutabile fra due valori o stati, rispettivamente uno stato operazionale ON e uno stato operazionale OFF, ad esempio tramite l'azione meccanica di un organo tastatore 36 associato alla ruota dentata 32.

Pi? in dettaglio, secondo la forma di realizzazione esemplificativa mostrata nelle figure, l'unit? d'infusione 10 comprende un organo a camma 38 con un profilo avente una pluralit? di rilievi e di recessi, disposti alternati l'uno all'altro e associati ciascuno a una rispettiva fase del movimento della prima parte 12 rispetto alla seconda parte 14 fra la posizione aperta e la posizione chiusa. L'organo a camma 38 ? connesso in modo solidale a rotazione con la ruota dentata 32 in maniera tale per cui la posizione angolare dell'organo a camma 38 ? univocamente associata alla posizione angolare della ruota dentata 32.

Le varie posizioni della ruota dentata 32 corrispondono rispettivamente alle posizioni della prima parte di gruppo 12 rappresentate nelle figure 2-5. Nell?esempio illustrato, il profilo dell'organo a camma 38 presenta quattro rilievi alternati a tre recessi, e precisamente un primo rilievo 38a, un primo recesso 38b, un secondo rilievo 38c, un secondo recesso 38d, un terzo rilievo 38e, un terzo recesso 38f e un quarto rilievo 38g. Chiaramente, il numero di rilievi e recessi pu? essere anche diverso.

Nello specifico, l'organo a camma 38 ?, secondo la forma di realizzazione mostrata nelle figure dalla 15 alla 18, disposto su un lato radialmente esterno della ruota dentata 32. In questo caso, i recessi si trovano a una prima distanza radiale dal centro di rotazione della ruota dentata 32, mentre i rilievi si trovano a una seconda distanza radiale dal centro di rotazione della ruota dentata 32, maggiore della prima distanza radiale.

Grazie alla configurazione del microinterruttore 34, dell'organo tastatore 36 e dell'organo a camma 38 sopra descritta, lo stato operazionale del microinterruttore 34 commuta fra ON a OFF durante la rotazione della ruota dentata 32. Infatti, man mano che la ruota dentata 32 ruota l'organo tastatore 36 va a contatto con un rilievo o un recesso successivo, provocando cos? il cambiamento dello stato operazionale O del microinterruttore 34 da ON a OFF o viceversa.

L'unit? d'infusione 10 comprende inoltre un'unit? di controllo elettronica ECU (schematicamente mostrata solo nella figura 2) atta a controllare il motore elettrico 16.

In particolare, l'unit? di controllo elettronica ECU ? programmata per associare a ogni commutazione dello stato operazionale del microinterruttore 34 il raggiungimento di una successiva fase del movimento della prima parte di gruppo 12 rispetto alla seconda parte di gruppo 14 e, a seconda della fase del movimento raggiunta, comandare il motore elettrico 16 secondo un dato profilo di velocit?.

L?unit? d?infusione 10 pu? comprendere inoltre un sensore ottico 40, rappresentato schematicamente solo nelle figure 2-5. Tale sensore ottico 40 ? alloggiato in una sede 201 ricavata sulla struttura di supporto 20. Il sensore ottico 40 ? posizionato in modo tale che il ricettacolo 13 si affacci verso di esso quando la prima parte di gruppo 12 si trova in una posizione di rilevazione, intermedia fra la posizione aperta e la posizione chiusa e rappresentata nelle figure 3 e 16. Nella posizione di rilevazione, l?interno del ricettacolo 13, e quindi la pastiglia P in esso contenuta, cade nel campo di vista del sensore ottico 40. Tale sensore ottico 40 ? collegato a un circuito 41, controllato dall?unit? elettronica di controllo ECU, e coopera con esso per rendere disponibile un?immagine digitale della pastiglia P. L?unit? elettronica di controllo ECU ? pertanto programmata per effettuare un riconoscimento del prodotto contenuto nel ricettacolo 13, ad esempio mediante lettura di un codice di identificazione o di un disegno apposto sul prodotto, o di altre caratteristiche superficiali del prodotto. Nel caso di prodotto sfuso o pastiglie compattate, la lettura pu? comprendere un riconoscimento della tipologia di miscela, tostatura e macinatura sulla base del colore e dei grani della polvere. La lettura pu? essere effettuata in modo dinamico, e quindi con la prima parte di gruppo 12 che viene rilevata senza fermarsi nella posizione di rilevazione. In una forma di realizzazione alternativa, la lettura pu? essere effettuata in modo statico, con la prima parte di gruppo 12 che si arresta temporaneamente nella posizione di rilevazione.

Nel caso di avvenuto riconoscimento della pastiglia, l?unit? elettronica di controllo ECU ? programmata per far proseguire oltre la prima parte di gruppo 12 e regolare i parametri di infusione sulla base della pastiglia riconosciuta. Tali parametri possono essere ad esempio le quantit? di acqua da iniettare nella camera d?infusione, oppure la corsa da impartire al pistone 123 prima della fase di infusione, come verr? descritto nel seguito.

Nel caso di mancato riconoscimento, pu? essere prevista una ripetizione della lettura. Nel caso in cui si effettui una lettura dinamica, tale ripetizione pu? avvenire a velocit? rallentata. Nel caso di mancato riconoscimento dopo un numero prestabilito di tentativi di lettura, pu? essere previsto che la prima parte di gruppo 12 venga fatta comunque proseguire oltre, oppure riportata indietro nella posizione di apertura.

Con riferimento in particolare alle figure 19-22, l?unit? di infusione comprende inoltre un organo a paletta mobile 51 posizionato in maniera ruotabile di fronte alla seconda parte di gruppo 14.

L?organo a paletta 51 ? montato sulla struttura di supporto 20 in modo da essere in grado di ruotare attorno a un asse ortogonale al filtro di uscita 143, indicato con y nelle figure. L?organo a paletta 51 porta un primo elemento di raschiamento 52 su un lato rivolto verso la seconda parte di gruppo 14, e un secondo elemento di raschiamento 53 su lato rivolto via dalla seconda parte di gruppo 14. Il primo elemento di raschiamento 51 serve a raschiare la seconda parte di gruppo 14, mentre il secondo elemento di raschiamento 53 serve a raschiare il ricettacolo 13 della prima parte di gruppo 12.

Nelle figure 19-22 in particolare ? possibile cogliere il sincronismo fra il movimento della prima parte di gruppo 12 e il movimento dell?organo a paletta 51. L?organo a paletta 51 ? in grado di oscillare fra una prima posizione angolare estrema, che nel seguito verr? indicata come posizione abbassata ed ? rappresentata ad esempio in figura 19, e una seconda posizione angolare estrema, che nel seguito verr? indicata come posizione sollevata ed ? rappresentata ad esempio in figura 22. Nella posizione abbassata l?organo a paletta 51 si trova al disotto della seconda parte di gruppo 14; nella posizione sollevata l?organo a paletta 51 si trova su un lato della seconda parte di gruppo 14. L?organo a paletta 51 ? configurato in modo tale da ruotare dalla posizione abbassata alla posizione sollevata, o viceversa, durante il tratto di movimento rotatorio della prima parte di gruppo 12, mentre rimane fermo durante il tratto di movimento traslatorio della prima parte di gruppo 12. Ci? impedisce interferenze fra i due componenti durante il funzionamento dell?unit? d?infusione 10.

Il movimento dell?organo a paletta 51 ? comandato dal movimento della prima parte di gruppo 12 mediante una trasmissione ausiliaria 54 collegata al meccanismo di trasmissione 18, e mostrata ad esempio nelle figure 2-5. La trasmissione ausiliaria 54 comprende una piastra di controllo 55, montata sulla struttura di supporto 20 in modo scorrevole lungo una direzione orizzontale (si vedano anche le figure 23 e 24). Come ? mostrato in figura 24, la piastra di controllo 55 ? disposta dall?altro lato della parete laterale 202 rispetto alla prima parte di gruppo 12. La piastra di controllo 55 porta una scanalatura a camma 56, la quale ? a sua volta impegnata dal prolungamento del perno di incernieramento 284 fra il secondo elemento di ginocchiera 282 e la prima parte di gruppo 12. Un?asta 58, solidale con la piastra di controllo 55 ? collegata con l?organo a paletta 51 tramite un accoppiamento elicoidale 99, il quale ? configurato per trasformare il moto traslatorio dell?asta 58 nel moto rotatorio dell?organo a paletta 51. L?organo a paletta potrebbe essere associato a una prima parte di gruppo mobile con un moto differente da quello sopra descritto, e pertanto la relativa trasmissione ausiliaria potrebbe essere configurata diversamente da quanto sopra descritto.

L?unit? d?infusione 20 comprende inoltre un organo di raschiamento stazionario 61 posizionato in modo da intercettare il ricettacolo 13 durante il movimento della prima parte di gruppo 12 fra la posizione aperta e la posizione chiusa. L?organo di raschiamento stazionario 61 ? montato sulla struttura di supporto 20 al disopra della sede 201 nella quale ? disposto il sensore ottico 40.

Verr? ora descritto in dettaglio un esempio di funzionamento dell'unit? d'infusione 10 sopra descritta.

Secondo tale esempio, si possono identificare le fasi di lavoro della macchina:

1. Introduzione della pastiglia P all?interno del ricettacolo 13;

2. Movimentazione elettrica della prima parte di gruppo 12;

3. Posizione di lettura e riconoscimento della pastiglia P;

4. Spazzolatura del filtro di uscita 143 in chiusura del gruppo;

5. Completamento della chiusura del gruppo;

6. Avvicinamento della pastiglia P al filtro di uscita 143;

7. Fasi di preinfusione, attesa, infusione e strizzatura della pastiglia P;

8. Riapertura del gruppo ed espulsione della pastiglia P;

9. Spazzolatura dei filtri in ingresso 126 e in uscita 143;

10. Riposizionamento del ricettacolo 13 per il successivo ciclo;

A. Smontaggio del ricettacolo 13 per pulizia;

B. Ciclo di pulizia con inversione del flusso di acqua sui filtri.

Come verr? chiarito nel seguito, le fasi sopra elencate non sono necessariamente in sequenza, e alcune di esse si sovrappongono l?una all?altra nel loro sviluppo temporale.

Nella fase 1 la prima parte di gruppo 12 con il ricettacolo 13 ? disposta verticalmente (si vedano ad esempio le figure 2 e 6). Tale disposizione permette di inserire il prodotto, in particolare la pastiglia compattata P, nel ricettacolo 13, mediante un semplice inserimento verticale a caduta. Grazie al fatto che la molla 124 mantiene la il pistone 123 con la testa di infusione 125 in posizione retratta all?interno del ricettacolo 13, ? possibile alloggiare nel ricettacolo 13 pastiglie di altezza differente.

La movimentazione elettrica del gruppo (fase 2) avviene tramite il motore elettrico 16 posizionato nella parte inferiore della macchina. Il moto viene trasmesso al meccanismo a ginocchiera 281, 282, che permette la rotazione di 90? e una corsa rettilinea del ricettacolo 13 (figure 3 e 4), attraverso l?ingranaggio composto dalle ruote dentate 30 e 32. L?organo a camma 38 disposto sulla ruota dentata secondaria 32 permette di attivare il sensore di posizione 34 che segnala all?unit? elettronica di controllo ECU quando arrestare il motore 16 per effettuare le altre operazioni del ciclo di funzionamento.

Durante lo spostamento dalla posizione aperta alla posizione chiusa la prima parte di gruppo 12 raggiunge la posizione di lettura e riconoscimento della pastiglia P (fase 3). Questa posizione ? necessaria per permettere al sistema di riconoscere la presenza della pastiglia P all?interno del ricettacolo 13 prima di completare la chiusura del gruppo erogante e riconoscere la tipologia di pastiglia che ? stata inserita e adattare le tempistiche di compattazione ed erogazione.

La posizione di rilevazione/riconoscimento viene individuata grazie alla sporgenza 38c dell?organo a camma 38 presente sulla ruota dentata secondaria 32 che attiva il sensore di posizione/microinterruttore 34. In corrispondenza di tale posizione l?unit? di controllo elettronico ECU ferma il motore elettrico 16 e la rotazione del gruppo per il tempo necessario al sistema per riconoscere la presenza e la tipologia di pastiglia.

Durante lo spostamento dalla posizione aperta alla posizione chiusa della prima parte di gruppo 12 viene effettuata la spazzolatura del filtro in uscita 143 (fase 4) da parte dell?organo a paletta 51. L?accoppiamento elicoidale 59 e le dimensioni della scanalatura di guida 56 della piastra di controllo 55 permettono di regolare i tempi di attivazione dell?organo a paletta 51 in funzione della posizione della prima parte di gruppo 14. Allo stesso meccanismo ? affidata la rotazione contraria dell?organo a paletta 51 in modo da spazzolare il filtro di uscita 143 anche nella fase successiva all?erogazione (espulsione della pastiglia usata), mentre la prima parte di gruppo 12 con il ricettacolo 13 viene riportata nella posizione aperta per il successivo ciclo.

Al termine della parte rotatoria del movimento della prima parte di gruppo 14, tale prima parte di gruppo 14 va a poggiare su un blocco di scorrimento 203 disposto sul fondo della struttura di supporto 20. Da questo punto fino al raggiungimento della posizione chiusa la prima parte di gruppo 14 ? vincolata a compiere un moto esclusivamente traslatorio. La posizione di chiusura del gruppo erogante viene individuata attraverso la sporgenza 38g dell?organo a camma 38 dedicata a questa posizione e presente sulla ruota dentata secondaria 32 (figure 4 e 17). In questa posizione il ricettacolo 13 viene calzato sulla seconda parte di gruppo 14. Questa posizione viene mantenuta con l?arresto del motore 16 e il posizionamento del meccanismo a ginocchiera nel suo punto morto (condizione di irreversibilit?), per tutta la durata delle fasi che compongono l?erogazione della bevanda.

Con riferimento alle figure 25 e 26, l?avvicinamento della pastiglia P al filtro di uscita 143 e la regolazione automatica in funzione dell?altezza della pastiglia (fase 6) avvengono grazie al cilindro idraulico 121 posto nella parte posteriore del ricettacolo 13 e del filtro 126 d?ingresso dell?acqua calda.

La compattazione avviene con il pompaggio dell?acqua fredda CW da un serbatoio (non illustrato) al cilindro idraulico 121 che verr? mantenuta in pressione fino alla fase di espulsione della pastiglia P usata. La pastiglia P viene considerata in appoggio al filtro di uscita 143 con l?aumentare della pressione dell?acqua CW inviata al cilindro idraulico 121.

Per le diverse altezze di pastiglia verr? mandato un volume diverso di acqua all?interno del cilindro idraulico 121. A tal fine viene misurato il tempo di funzionamento della pompa per definire il volume di acqua inviato all?interno del cilindro idraulico. In alternativa, il conteggio volumetrico pu? essere effettuato tramite un misuratore di portata.

Pi? in generale, ? possibile utilizzare dosi di prodotto in polvere in forme differenti (pastiglie compattate, capsule o semplice prodotto sfuso) e di dimensioni diverse per preparazioni diverse (espresso, lungo, doppio, filtro). Il sistema di riconoscimento fornito da sensore 40 e unit? di controllo ECU pu? essere configurato per impostare parametri di estrazione diversi a seconda delle dimensioni della dose e saltare eventualmente una o pi? delle fasi nell?estrazione, come verr? chiarito nel seguito.

Con riferimento alle figure 27-29, l?erogazione della bevanda comprende usualmente, ma non necessariamente, tre sottofasi distinte: preinfusione e attesa, infusione e strizzatura della pastiglia (fase 7).

Nella fase di preinfusione e attesa (figura 27), viene inviata nella camera d?infusione una prima, piccola quantit? di acqua calda HW attraverso il condotto centrale 123a del pistone 123, quantit? che non ? in grado di aprire la valvola di preinfusione 142. L?iniezione di questa piccola quantit? di acqua e l?attesa successiva servono a bagnare e preparare la pastiglia P per la fase di infusione.

Nella fase di infusione (figura 28) viene inviata una seconda quantit? di acqua calda HW alla pastiglia P, in grado di aprire la valvola di preinfusione 142. In questa fase il volume di acqua calda ? di molto maggiore rispetto alla fase precedente e serve per erogare il corretto quantitativo di bevanda in funzione della pastiglia che ? stata inserita nel ricettacolo 13. La pressione esercitata dal pistone 123 del cilindro idraulico 121 viene mantenuta per tutta la durata delle fasi di preinfusione e infusione.

Nella fase di strizzatura (figura 29) viene chiuso l?ingresso di acqua calda e viene inviata acqua fredda nel cilindro idraulico 121 in modo da strizzare e far defluire l?acqua calda rimasta nella pastiglia usata.

Durante tutte le sottofasi sopra descritte il gruppo resta in posizione di chiusura mantenendo il motore fermo e il meccanismo a ginocchiera nel suo punto morto.

A seconda della tipologia di prodotto in polvere utilizzata, una o pi? delle fasi sopra descritte possono essere assenti. In particolare, nel caso di preparazione filtro o con caff? solubile le fasi di compattazione e pre-infusione vengono saltate. In altri casi potrebbe non essere richiesta la post-compattazione. A tal proposito, l?unit? di controllo ECU pu? essere configurata per selettivamente abilitare o disabilitare una o pi? delle fasi sopra descritte sulla base del riconoscimento della tipologia di prodotto, effettuato a seguito di elaborazione dell?immagine digitale catturata dal sensore 40.

La fase di compattazione ? garantita dall?azione della valvola di preinfusione 142. ? possibile prevedere selettivamente una rimozione o un bypass di tale valvola per effettuare erogazioni senza azionamento della valvola di preinfusione 142 (ad esempio nel caso di utilizzo di preparazione filtro) andando a non eseguire la fase di compattazione.

Completata l?erogazione della bevanda, la pastiglia P usata deve essere espulsa per permettere l?inserimento nel ricettacolo 13 di una nuova pastiglia per la successiva erogazione (fase 8).

A tal fine, il motore elettrico 16 viene posto in rotazione in senso invertito per portare la prima parte di gruppo 12 in una posizione di espulsione e scarico (figure 5 e 18). La posizione di espulsione viene identificata dalla sporgenza 38e dell?organo a camma 38 dedicata a tale posizione e presente sulla ruota dentata 32. In tale posizione il motore elettrico 16 viene arrestato, e ulteriore acqua fredda CW viene alimentata nel cilindro idraulico per portare il pistone 123 ad avanzare fino a una posizione di fine corsa (figura 30), in corrispondenza della quale il filtro di uscita 126 ? sostanzialmente a livello con un bordo terminale del ricettacolo 13. La pressione nel cilindro idraulico 123 verr? mantenuta fino al raggiungimento della posizione aperta della prima parte di gruppo 12.

La pulitura a seguito dell?erogazione della bevanda viene effettuata su entrambi i filtri 126 e 143 dall?organo a paletta 51 e dall?organo di raschiamento 61. Nella fase di riapertura del gruppo erogante, l?organo a paletta 51 effettua un movimento di rotazione invertito rispetto a quello descritto in precedenza. L?organo a paletta 51, pertanto, oltre a spazzolare il filtro di uscita 143, interferisce con la pastiglia P usata, facendola staccare e cadere in un vano sottostante (figura 31).

Continuando il movimento di rotazione per tornare alla posizione aperta, il ricettacolo 13 con il filtro di ingresso 126 nella posizione di massimo avanzamento viene fatto strisciare contro l?organo di raschiamento 61 (figura 32).

Grazie agli accorgimenti sopra descritti, l?eventuale polvere che si deposita sui filtri 126 e 143 e che non resta attaccata alla pastiglia usata durante la fase di strizzatura, viene rimossa e fatta cadere nel vano di raccolta delle pastiglie usate.

Superata l?organo di raschiamento fisso 61 per la pulitura del filtro d?ingresso 126, viene permesso all?acqua fredda presente nel cilindro idraulico 121 di ritornare al serbatoio per essere utilizzata in un ciclo successivo. Essendo presenti diversi attriti dovuti alle diverse guarnizioni montate nella prima parte di gruppo 12, la molla 124 permette di riportare il filtro di ingresso 126 in posizione per il successivo ciclo, ossia nella posizione di figura 6, una volta che viene rilasciata la pressione all?interno del cilindro idraulico 121.

Anche in questo caso il raggiungimento della posizione aperta ? identificato da una sporgenza dell?organo a camma 38, ossia la sporgenza indicata con 38a in figura 15, che permette di arrestare il motore 16 nella corretta posizione.

Lo smontaggio del ricettacolo 13 insieme alla testa di infusione 125 pu? avvenire solo quando il gruppo ? nella posizione di apertura. Per effettuare lo smontaggio ? necessario ruotare di un certo angolo il ricettacolo 13 (nel senso delle frecce rappresentate in figura 9b) in modo da portare i denti 13a nella posizione di sgancio. Una volta effettuata tale operazione ? possibile sfilare il ricettacolo 13 e la testa di infusione 125 in un unico assieme.

La testa di infusione 125 viene rimossa insieme al ricettacolo 13 grazie ai denti di vincolo 13b (figura 10) posti su una superficie radialmente interna del ricettacolo 13, i quali ? nella posizione aperta della prima parte di gruppo 12 ? bloccano la rotazione della testa di infusione 125 e vincolano tale testa di infusione al ricettacolo 13. Una volta sfilato il ricettacolo 13, ? possibile fa scorrere al suo interno la testa di infusione ed estrarla dal ricettacolo 13.

Effettuata la pulizia della testa di infusione 125 con il filtro di ingresso 126, i componenti possono essere rimontati seguendo le fasi di smontaggio a ritroso e assicurandosi di mantenere a fine corsa la testa di infusione 125. Il corretto montaggio della testa di infusione 125 ? confermato da uno scatto una volta rimontato sul pistone 123.

Un?alternativa per la pulizia dei filtri ? quella di invertire il normale flusso dell?acqua dal filtro ingresso 126 al filtro di uscita 143. In questo caso il gruppo erogante viene portato nella posizione di chiusura senza la presenza di una pastiglia all?interno del ricettacolo 13. Una volta raggiunta la posizione di chiusura, viene inviata acqua fredda attraverso un passaggio secondario 144 presente sulla seconda parte di gruppo 14 (si veda la figura 33). Questo passaggio permette all?acqua di attraversare il filtro di uscita 143 (dove si accumula un maggiore quantitativo di polvere) al contrario rispetto al normale funzionamento staccando la polvere accumulata. Inviato un determinato volume di acqua necessario a pulire entrambi i filtri 126 e 143, ma senza mandare in pressione la camera d?infusione (figure 33 e 34), il ricettacolo 13 verr? fatto retrocedere abbastanza da creare una piccola apertura nella parte inferiore e convogliare l?acqua utilizzata per la pulizia direttamente nel vano di raccolta delle pastiglie usate. Nelle figure 33 e 34 il percorso dell?acqua di pulizia ? rappresentato da frecce tratteggiate.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto ? stato descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo fuoriuscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Unit? d'infusione (10) motorizzata per la preparazione di bevande a partire da un prodotto in polvere (P) contenente almeno un ingrediente, comprendente

un gruppo di erogazione che include

- una prima parte di gruppo (12) presentante un ricettacolo (13) atto a ricevere detto prodotto in polvere, e

- una seconda parte di gruppo (14), rispetto alla quale la prima parte di gruppo (12) ? mobile tra una posizione aperta, in cui la prima parte di gruppo (12) e la seconda parte di gruppo (14) sono distanziate l'una dall'altra per consentire l'inserimento di detto prodotto in polvere nel ricettacolo, e una posizione chiusa, in cui la prima parte di gruppo (12) e la seconda parte di gruppo (14) sono accoppiate l'una all'altra per definire congiuntamente una camera d'infusione,

un motore elettrico (16) atto a comandare il movimento della prima parte di gruppo (12) rispetto alla seconda parte di gruppo (14) fra la posizione aperta e la posizione chiusa,

caratterizzata dal fatto di comprendere inoltre mezzi di lettura (40, 41) atti a rendere disponibile un?immagine digitale di detto prodotto in polvere, detti mezzi di lettura comprendendo un sensore ottico (40) verso il quale il ricettacolo (13) si affaccia in una posizione di rilevazione, intermedia fra la posizione aperta e la posizione chiusa.

2. Unit? secondo la rivendicazione 1, in cui detto sensore ottico ? in grado di rilevare in modo statico o dinamico detto prodotto in polvere.

3. Unit? secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre un?unit? elettronica di controllo (ECU) configurata per regolare parametri di infusione sulla base di detta immagine digitale del prodotto in polvere.

4. Unit? secondo la rivendicazione 3, in cui detta unit? elettronica di controllo (ECU) ? configurata per determinare dimensioni di dose del prodotto in polvere a partire da detta immagine digitale e regolare detti parametri di infusione in funzione di dette dimensioni di dose.

5. Unit? secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la prima parte di gruppo (12) comprende inoltre un pistone (123) azionato idraulicamente e scorrevole entro il ricettacolo (13), detto pistone portando una testa di infusione (125) atta a iniettare acqua nella camera di infusione, in cui sulla testa di infusione (125) ? disposta una guarnizione (127) scorrevole a tenuta su una superficie radialmente interna (131) del ricettacolo (13).

6. Unit? secondo la rivendicazione 5, comprendente inoltre mezzi elastici (124) interposti fra il pistone (123) e un cilindro idraulico (121) solidale con il ricettacolo (13), e atti a sollecitare il pistone (123) verso una posizione retratta.

7. Unit? secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un meccanismo di trasmissione (18) che ? interposto tra il motore elettrico (16) e la prima parte di gruppo (12), in cui in detta posizione chiusa il meccanismo di trasmissione (18) ? in una posizione di punto morto.

8. Unit? secondo la rivendicazione 7, in cui il meccanismo di trasmissione (18) ? configurato per ruotare la prima parte di gruppo (12) attorno a un asse orizzontale (x), durante un primo tratto del movimento fra la posizione chiusa e la posizione aperta, e per traslare la prima parte di gruppo (12) lungo una direzione ortogonale a detto asse orizzontale, durante un secondo tratto del movimento fra la posizione chiusa e la posizione aperta.

9. Unit? secondo la rivendicazione 8 in combinazione con la rivendicazione 6, in cui, nella posizione chiusa della prima parte di gruppo (12), il pistone (123) ? scorrevole lungo una direzione parallela a detta direzione di traslazione della prima parte di gruppo (12).

10. Unit? secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un organo a paletta (51), posizionato in maniera ruotabile di fronte alla seconda parte di gruppo (14).

11. Unit? secondo la rivendicazione 10, in cui l?organo a paletta (51) ? collegato al meccanismo di trasmissione (18) mediante una trasmissione ausiliaria (54).

12. Unit? secondo la rivendicazione 11, in cui l?organo a paletta ? in grado di oscillare fra una prima posizione angolare estrema, nel seguito posizione abbassata, e una seconda posizione angolare estrema, nel seguito posizione sollevata, in cui nella posizione abbassata l?organo a paletta (51) si trova al disotto della seconda parte di gruppo (14), e nella posizione sollevata l?organo a paletta (51) si trova a fianco della seconda parte di gruppo (14).

13. Unit? secondo la rivendicazione 11, in cui l?organo a paletta (51) ? configurato in modo tale da ruotare dalla posizione abbassata alla posizione sollevata, o viceversa, durante il primo tratto di movimento della prima parte di gruppo (12), e rimanere fermo durante il secondo tratto di movimento traslatorio della prima parte di gruppo (12).

14. Unit? secondo una delle rivendicazioni da 10 a 13, in cui l?organo a paletta (51) ? configurato per rimuovere detto prodotto in polvere dal ricettacolo (13), in una condizione in cui, a seguito di una fase di infusione, la prima parte di gruppo (12) ? allontanata dalla seconda parte di gruppo (14) e detto prodotto in polvere ? portato in corrispondenza di un bordo terminale del ricettacolo (13).

15. Unit? secondo una delle rivendicazioni da 10 a 14, in cui l?organo a paletta (51) ? configurato per raschiare o spazzare un filtro d?ingresso (126) della prima parte di gruppo (12) e/o un filtro d?uscita (143) della seconda parte di gruppo (14), in una condizione in cui, a seguito di una fase di infusione, la prima parte di gruppo (12) ? allontanata dalla seconda parte di gruppo (14) e detto filtro d?ingresso (126) ? portato in corrispondenza di un bordo terminale del ricettacolo (13).

16. Unit? secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un organo di raschiamento stazionario (61) posizionato in modo da intercettare il ricettacolo (13) durante il movimento della prima parte di gruppo (12) fra la posizione aperta e la posizione chiusa.

17. Metodo per preparare una bevanda con un?unit? di infusione secondo una delle rivendicazioni precedenti, a partire da un prodotto in polvere (P) contenente almeno un ingrediente, detto metodo comprendendo le fasi seguenti:

a) con la prima parte di gruppo (12) nella posizione chiusa, alimentare acqua fredda al cilindro idraulico (121) per far avanzare il pistone (123) e portare detto prodotto in polvere (P) contro con la seconda parte di gruppo (14),

b1) attraverso il pistone (123) e la testa di infusione (125), alimentare opzionalmente una prima quantit? di acqua riscaldata nella camera d?infusione per bagnare il prodotto in polvere (P), b2) attendere opzionalmente un intervallo di tempo prestabilito,

c) attraverso il pistone (123) e la testa di infusione (125), alimentare una seconda quantit? di acqua riscaldata, maggiore di detta prima quantit?, nella camera d?infusione per preparare la bevanda, d) alimentare opzionalmente ulteriore acqua fredda al cilindro idraulico (121) per far avanzare ulteriormente il pistone (123) e strizzare il prodotto in polvere (P) usato contro la seconda parte di gruppo (14).

18. Metodo secondo la rivendicazione 17, per preparare una bevanda con un?unit? di infusione secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui detta unit? elettronica di controllo (ECU) ? configurata per selettivamente abilitare o disabilitare almeno una di dette fasi b1, b2 e d sulla base di detta immagine digitale del prodotto in polvere.

19. Metodo secondo la rivendicazione 17 o 18, comprendente inoltre:

traslare la prima parte di gruppo (12) per allontanarla dalla seconda parte di gruppo (14), alimentare ulteriore acqua fredda al cilindro idraulico (121) per far avanzare ulteriormente il pistone (123) e portare il prodotto in polvere (P) usato al difuori del ricettacolo (13).