IT202000021904A1 - Regolatore meccanico perfezionato per il controllo del flusso di vapore in uscita dalla caldaia e per arricchire di vapore l'acqua in uscita dalla caldaia - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale avente per titolo:

"REGOLATORE MECCANICO PERFEZIONATO PER IL CONTROLLO IN TEMPO REALE DELLA PRESSIONE IN CALDAIA, DEL FLUSSO DI VAPORE IN USCITA DALLA CALDAIA E PER ARRICCHIRE DI VAPORE L'ACQUA IN USCITA DALLA CALDAIA"

La presente invenzione riguarda un particolare dispositivo perfezionato ad uso di caffettiere e/o di apparecchi per caff? espresso. Come ? noto, esistono diversi tipi di macchine per il caff? espresso, elettriche professionali per gli esercizi pubblici, elettriche per l'uso domestico, tutte hanno la particolarit? di produrre il caff? espresso che si identifica in un caff? con una parte di liquido ed una parte di crema, il risultato si ottiene grazie a particolari condizioni termodinamiche che consentono l'estrazione degli oli presenti sulla superficie della polvere, per dette macchine ? necessario che la pressione di esercizio sia elevata, mediamente lavorano tra 10 e 15 bar, non mancano macchine che raggiungono 20 bar di pressiona Detti livelli di pressione sono necessari per ottenere un buon risultato. Tuttavia esiste una macchina non elettrica che riesce a produrre il caff? espresso a pressione minore, intorno a 4 bar, ? dotata di un sistema di funzionamento differente dalle macchine elettriche, infatti ? gi? noto il dispositivo descritto nel brevetto n?0001347133 riguardante una macchina per caff? espresso che sfrutta un particolare sistema consistente nell'applicazione di un foro sulla parete laterale del tubo che conduce l'acqua dalla caldaia alla polvere di caff?, sistema che permette di aggiungere una quantit? imprecisata di vapore all'acqua prima che la stessa raggiunga la polvere di caff?. Detto sistema, pur presentando positivi aspetti in relazione al principio, ? lacunoso in quanto non stabilisce l'ampiezza del foro e di conseguenza non stabilisce il flusso di vapore aggiunto all'acqua. ? stato provato attraverso la sperimentazione che detto sistema ha una valenza positiva solo se il diametro del foro ricade all'interno di un preciso campo di larghezza, mentre in caso contrario non vi ? alcun aspetto positivo. Pi? precisamente, la trasformazione in crema dei grassi presenti sulla superficie della polvere avviene in modo ottimale in condizioni termodinamiche abbastanza delimitate, dette condizioni si ottengono grazie al controllo di alcuni parametri fondamentali, la temperatura dell'acqua, la quantit? di vapore ad essa aggiunta prima che la stessa pervenga sulla polvere di caff?, la pressione che si sviluppa in caldaia, quest'ultima, grazie alla gestione in tempo reale della fonte di calore viene modificata a piacere dall'utente mentre il caff? viene erogato in funzione del tipo di espresso desiderato.

Un altro fattore fondamentale per il raggiungimento delle ideali condizioni per l'ottimale estrazione dei grassi presenti sulla superficie della polvere di caff? e per la successiva trasformazione in crema ? costituito dalla larghezza del tubo di pesca che conduce l'acqua sulla polvere. A tal proposito ? stata condotta una adeguata sperimentazione allo scopo di individuare un ristretto intervallo di grandezza della sezione interna del tubo. Infatti nel caso in cui il tubo presenti una sezione troppo piccola oppure troppo grande non si realizzano le condizioni per generare quella ideale combinazione di miscela acqua-vapore che consente l'ottenimento del miglior risultato possibile.

La realizzazione del trovato, pur conservando le prioritarie caratteristiche di funzionamento del principio, pu? essere sviluppata in pi? versioni e con diverse capacit? di applicazione, per le macchine elettriche professionali, per le macchine elettriche e non elettriche per uso domestico, ecc. Una migliore comprensione del trovato si avr? con la seguente dettagliata descrizione e con riferimento ai disegni allegati che illustrano, a solo titolo esemplificativo e non gi? limitativo, una preferita forma realizzativa.

Nei disegni:

Con riferimento al disegno 1, viene mostrata una caldaia 1 sottoposta a riscaldamento, il tubo di pesca 2 saldamente ancorato alla parete superiore della caldaia, la sua parte terminale ? appoggiata al fondello ed ? annegata nell'acqua, inoltre, il tubo di pesca presenta nella sua parte terminale un'apertura per il passaggio dell'acqua 4 presente in caldaia. Man mano che l'acqua viene riscaldata, nella caldaia si genera vapore, questo si distribuisce uniformemente nel volume disponibile ed esercita pressione sull'acqua in proporzione al calore ricevuto, alla minima pressione l'acqua inizia ad immettersi nel tubo 2 e, con l'aumentare del riscaldamento la velocit? di immissione nel tubo aumenta proporzionalmente fino al totale svuotamento della caldaia, in questo caso la temperatura e, di conseguenza la pressione in caldaia hanno raggiunto livelli abbastanza modesti, l'acqua pervenuta sulla polvere di caff? ? tiepida, per tale ragione non si verificano le condizioni ideali per la trasformazione in crema dei grassi presenti sulla polvere, la bevanda che si realizza non pu? essere definita "caff? espresso".

Con riferimento al disegno 2, viene mostrata la caldaia 1 sottoposta ad analogo riscaldamento, si nota che al tubo di pesca 2 ? stato praticato il foro 3 (che per semplificare definiamo "piccolo") sulla sua parete in un punto ricadente all'interno della caldaia 1 al di sopra del livello dell'acqua 4. Con l'aumento della temperatura si sviluppa una certa quantit? di vapore che provoca l'innalzamento della pressione all'interno della caldaia 1. A seguito di ci?, una parte del vapore (che per semplificare definiamo "minima") prodotto in caldaia inizia ad immettersi nel tubo 2 attraverso il foro 3, contemporaneamente, grazie all'aumento della pressione l'acqua si immette nel tubo 2 fino a raggiungere la quota del foro 3 dove si "arricchisce" di vapore, per poi proseguire il suo movimento verso la polvere di caff?. L'acqua arricchita di vapore estrae i grassi presenti sulla polvere, tuttavia la trasformazione in crema non avviene in maniera ottimale, il caff? si presenta pi? schiumoso che cremoso, la sua temperatura ? ancora bassa in quanto la temperatura dell'acqua non ? entrata nell'intervallo di valori ottimale per l'ottenimento dell'espresso ideale. Infatti, grazie all'applicazione del foro 3, una parte del vapore generato in caldaia si immette nel tubo 2 provocando un ritardo alla risalita dell'acqua nel tubo 2, di conseguenza la temperatura e la pressione si innalzano ma rimangono ancora insufficienti per l'ottenimento dello scopo desiderato.

Con riferimento al disegno 3, viene mostrata la caldaia 1 sottoposta ad analogo riscaldamento, si nota che al tubo di pesca 2 ? stato praticato un foro 3 pi? grande (che per semplificare definiamo "ideale") sulla sua parete in un punto ricadente all'interno della caldaia 1 al di sopra del livello dell'acqua 4. Con l'aumento della temperatura (a cui corrisponde l'aumento della pressione) il vapore prodotto in caldaia tende ad immettersi nel foro 3 in quantit? maggiore rispetto precedente punto, la maggiore ampiezza del foro provoca un ritardo nella risalita dell'acqua attraverso il tubo 2 con conseguente innalzamento della temperatura e della pressione, quando l'acqua raggiunge la quota del foro 3 si "arricchisce" di una buona quantit? di vapore, proseguendo il suo movimento verso la polvere di caff? l'acqua ? dotata delle condizioni di temperatura ideali per l'estrazione e la trasformazione in crema degli oli presenti sulla polvere, ci? soprattutto grazie al vapore a cui si ? mischiata per gli effetti prima descritti. Con riferimento al disegno 4, viene mostrata la caldaia 1 sottoposta ad analogo riscaldamento, si nota che al tubo di pesca 2 ? stato praticato un foro 3 ancora pi? grande (che per semplificare definiamo "eccessivo") sulla sua parete in un punto ricadente all'interno della caldaia 1 al di sopra del livello dell'acqua 4. Con l'aumentare della temperatura (a cui corrisponde l'aumento della pressione) il vapore prodotto in caldaia tende ad immettersi nel foro 3 in quantit? molto maggiore rispetto precedente punto, poich? il foro ? eccessivamente largo il flusso di vapore esercita una importante forza anche contro l'acqua che ritarda la risalita nel tubo 2, ci? provoca un evidente innalzamento della temperatura e della pressione, successivamente, il flusso dell'acqua non riesce a superare con regolare uniformit? la quota del foro, viene agganciata (in minime quantit?) dalla maggiore spinta del flusso di vapore come una sorta di effetto Venturi, il risultato ? quindi peggiorativo rispetto allo scopo, sulla polvere di caff? perviene una notevole quantit? di vapore ed una minima quantit? di acqua, entrambi a temperatura molto alta. A seguito di questo fenomeno l'estrazione dei grassi del caff? non ? ottimale, il caff? si presenta molto scuro, forte al gusto, amaro, comunemente definito "bruciato" o "sovra estratto".

La sperimentazione ? servita per stabilire che in una caldaia con volume compreso tra 250 e 450 mi la larghezza del foro ottimale ? compresa tra 0,8 mm e 1,1 mm, all'interno di questo campo la trasformazione in crema dei grassi presenti sulla superficie della polvere avviene in modo ottimale, conferendo al caff? le caratteristiche necessarie affinch? si possa definire "espresso", che si presenti con una crema densa con striature di chiaro-scuro, color nocciola luminoso (che riflette la luce), dal gradevole profumo, che si attacca alle papille gustative lasciando nel palato una profonda sensazione di piacere che dura nel tempo.

La sperimentazione ha permesso anche di individuare la dimensione ottimale del tubo che conduce l'acqua sulla polvere di caff?, infatti, allo scopo di ottenere un ottimo risultato il diametro interno del tubo deve avere una sezione interna compresa tra mm 2,5 e mm 4,5.

? stato quindi dimostrato attraverso la sperimentazione che le dimensioni del foro 3 e del diametro interno del tubo 2, se ricadenti all'interno dei campi di larghezza prima descritti, consentono, grazie anche alla gestione della fonte di calore, di poter generare all'interno della caldaia le condizioni termodinamiche favorevoli all'ottenimento di una miscela acqua/vapore utile per la trasformazione in crema dei grassi presenti sulla superficie della polvere di caff?.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI

   Relative alla domanda di brevetto industriale dal titolo:

   "REGOLATORE MECCANICO PERFEZIONATO PER IL CONTROLLO IN TEMPO REALE DELLA PRESSIONE IN CALDAIA, DEL FLUSSO DI VAPORE IN USCITA DALLA CALDAIA E PER ARRICCHIRE DI VAPORE L'ACQUA IN USCITA DALLA CALDAIA"

   1. Caffettiera o Macchina per caff? espresso comunque alimentata, avente una caldaia con volume compreso tra mi 250 e mi 450, al cui tubo di pesca che conduce l'acqua sulla polvere di caff?, allo scopo di aggiungere vapore all'acqua in uscita dalla caldaia, venga praticata un'apertura sulla sua parete laterale ad una qualsiasi quota compresa nella campana d'aria al di sopra del livello dell'acqua, avente ampiezza pari a foro con intervallo di diametro compreso tra mm 0,8 e mm 1,1.
2. 2. Caffettiera o Macchina per caff? espresso, di cui alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di essere costituita sostanzialmente da un tubo utile al trasferimento dell'acqua dalla caldaia alla polvere di caff? avente diametro interno compreso tra 2,5 e 4,5 mm.
3. 3. Caffettiera o Macchina per caff? espresso comunque alimentata, avente caldaia con volume compreso tra mi 250 e mi 450, al cui tubo di pesca che conduce l'acqua sulla polvere di caff?, avente diametro interno compreso tra mm 2,5 e mm 4,5 venga praticata un'apertura sulla sua parete laterale ad una qualsiasi quota compresa nella campana d'aria al di sopra del livello dell'acqua, avente ampiezza pari a foro con quantit? di vapore, variabile e controllabile attraverso il variare della quantit? di calore

   fornito.