ITBG990037A1 - Macchina per la preparazione automatica di bevande per infusione di frammenti granulari, particolarmente caffe'. - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d’invenzione a nome:

DESCRIZIONE

Questa invenzione si riferisce ad una macchina per la preparazione automatica di bevande per infusione di frammenti granulari, particolarmente caffè. Come è noto, specialmente negli ambienti di lavoro, è sempre più diffusa l'abitudine di una breve sosta ristoratrice, mediante la quale si può ingerire bevande calde tonificanti: caffè, tè, cioccolato, eccetera. Ciò è reso possibile dall’utilizzazione di appositi "distributori”, all’interno dei quali operano delle piccole macchine elettro-meccaniche, che provvedono ad eseguire automaticamente la pluralità delle operazioni richieste a seguito di un semplice comando iniziale: introduzione di moneta, schiacciamento di un pulsante. Tutte queste macchine dispongono di un contenitore per effettuare l’infusione o la soluzione della sostanza con acqua calda; ciò avviene mediante inserimento in esso dei frammenti granulari necessari, mediante il loro mantenimento in posizione, e mediante la' loro successiva espulsione. Dalle modalità impiegate in tale processo di produzione della bevanda calda dipende sia la qualità organolettica di essa, sia il costo economico connesso. Tale costo è, a sua volta, dipendente dalle modalità elettromeccaniche con cui sono ottenuti i movimenti delle varie parti della macchina e dalla quantità dei frammenti granulari da utilizzare per ottenere bevande di gusto gradevole. E’ ben comprensibile che detta quantità rappresenta un fattore fondamentale del costo della bevanda, ed è pertanto necessario che la macchina operi con modalità che consentano uno sfruttamento massimo dei citati frammenti granulari, per impiegarne una quantità minima. Per quanto riguarda l’incidenza dei costi di macchina, sul costo della bevanda per il fornitore del servizio, vanno considerati: il costo generale di essa che deve essere ammortizzato dalla sua durata operativa, i costi connessi alla sua manutenzione, nonché i costi legati alla costanza delle qualità organolettiche della bevanda erogata dalla macchina. Questi ultimi costi sono di quantificazione difficile ma, non di meno, importanti. Essi sono quelli che derivano dal fatto che, una non totale rimozione dei frammenti di infusione esausti dal loro contenitore, potrebbe farli ammuffire e far conferire aromi sgradevoli alla successiva bevanda prodotta. Detti ultimi costi sono anche quelli connessi con l'eventuale occlusione dei fori di filtraggio per il percolamento dell’infuso. Nelle macchine usuali, infatti l’occlusione progressiva e periodica di tali fori fa progressivamente defluire l'acqua di infusione direttamente nel bicchiere, senza fargli attraversare i frammenti granulari; si generano così bevande progressivamente più annacquate che fanno perdere clienti, o fruitori del servizio di mescita. Scopo della presente invenzione è quello di definire una macchina per la preparazione automatica di bevande per infusione di frammenti granulari, particolarmente caffè, che consenta grande affidabilità di esercizio. Altro scopo è quello di definire una macchina, come sopra, che sia in grado di sfruttare completamente i frammenti granulari per un'infusione ottimale. Altro scopo è quello di definire una macchina, come sopra, che consenta una completa evacuazione dei frammenti granulari esausti. Altro scopo è quello di definire una macchina, come sopra, che consenta di fornire infusi organoletticamente accettabili anche in caso di occlusione del filtro di percolamento. Questi ed altri scopi appariranno come raggiunti dalla lettura della descrizione dettagliata seguente, illustrante una macchina per la preparazione automatica di bevande per infusione di frammenti granulari, particolarmente caffè, caratterizzata da una struttura formata da due lastre parallele verticali unite- solidamente da distanziali trasversali per supportare e/o guidare vari perni al fine di consentire il movimento di parti operative della macchina, dette parti comprendendo un contenitore dotato di moto. di traslazione secondo un asse obliquo, combinato a moti inclinanti per consentire di ricevere dall’alto in una sua cavità cilindrica i frammenti granulari e per consentire la risalita verso uno stantuffo spintore di penetrazione relativa in detta cavità per comprimere i frammenti granulari mentre tale stantuffo spintore inietta dell<'>acqua calda attraversante i frammenti granulari ed uscirne come bevanda infusa, un successivo moto di discesa del contenitore comportando l’azione di un riscontro espulsore su uno stelo sporgente di un fondo mobile seguita dall’intervento spazzante di una racla durante la permanenza di tale fondo mobile ad un livello di bordo del contenitore.

L’invenzione è illustrata, a titolo puramente indicativo ma non limitativo, nelle allegate tavole di disegno in cui:

le figg. 1 ,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 ,12,13 mostrano schematicamente le disposizioni relative assunte da alcuni organi operativi durante un ciclo operativo attuato da un giro dell’albero motore;

- la fig. 14 mostra in modo semplificato, mediante una sezione verticale mediana, le parti meccaniche alla base del suo principio operativo;

- la fig. 15 mostra in modo schematico la macchina medjante una vista perpendicolare alle precedenti.

Con riferimento alla sopra citata fig. 14, una struttura della macchina è realizzata da due lastre parallele 2, specificabili in 2A e 2B, preferibilmente in lamiera tranciata di acciaio, unite tra esse da una pluralità di distanziali -3, 4, 5, 6 in modi usuali, idonei a conferire ad essa struttura la richiesta solidità. Di queste due lastre parallele 2, la sezione illustrata in fig. 14 consente la visione solo di una di esse; esse risultano invece visibili entrambe nella fig. 15. Tra queste due lastre verticali operano, con specifici movimenti, un contenitore 7, uno stantuffo pressore 8, un riscontro espulsore 9, un intermittore 10, una racla 11.

Nella configurazione di fig. 14, il contenitore 7 è disposto con una sua cavità cilindrica 12 rivolta con l’apertura verso l'alto. In questo modo dei mezzi usuali, non disegnati, possono far cadere all’interno di essa dei frammenti granulari, o di forma ritenuta necessaria alla produzione di un certo infuso o bevanda. Tali generici frammenti granulari sono elettivamente da intendersi come tipica polvere di. caffè, macinato; tuttavia, ..essi potrebbero consistere anche in foglie tritate di tè o di altre piante e/o fiori (per esempio, camomilla), nonché in granuli di prodotti destinati a soluzione e/o infusione. I citati frammenti granulari 13 appoggiano su un fondo mobile 14 che è mobile vero l'alto guidato da un suo stelo 14A e sospinto elasticamente ad appoggiare in basso mediante una molla 31 agente su appoggi 27. Il contenitore 7 ha un assetto di un suo asse 41 che gli deriva dall’impegno di sue tre coppie di perni 16,17,18, attraversanti le due lastre parallele verticali 2A, 2B fino a sporgere esternamente dalia struttura 1 che esse sostanzialmente delimitano. Per un maggiore chiarezza espositiva, in fig.

14 tali perni sono raffigurati con il simbolo grafico del “centro”; nelle figg. 1 ,2,3. 13, tale simbolo grafico di “centro" è adottato solo per l’asse inerente la coppia di perni più soggetta ad escursioni. La coppia di perni 18 attraversa le due lastre parallele verticali 2 inserendosi all'interno di una specifica asola a forma di fiocina, in quanto comprendente un tratto rettilineo 19 associato ad un altro tratto curvo trasversale 20. La coppia di perni 16 attraversa le due lastre parallele verticali 2 inserendosi all’interno di una specifica asola 21 , sostanzialmente parallela al tratto -rettilineo· dell’asola 19. La coppia di perni 17 attraversa le due lastre parallele verticali 2 inserendosi in una zona inferiore della citata asola 19. Tale coppia di perni 17 è inserita ai lati del corpo del contenitore 7 nel modo illustrato nella fig. 15 Sulle estremità sporgenti di tali perni 17, sono imperniati dei piedi 22A di rispettive bielle 22 operanti in piani esterni e paralleli a quelli delle lastre 2 (fig. 15). Dette bielle 22 hanno le loro teste vincolate ad una rispettiva manovella 23 mediante uno specifico perno 24, o bottone di manovella, orbitante secondo una traiettoria 25. Le due manovelle 23 operano all’esterno delle due lastre 2 e sono entrambe mosse da un albero motore comune 26, sul quale sono calettate con identica posizione angolare. Tale albero motore esegue un ciclo operativo della macchina con un suo giro completo, ovvero in 360°; ne consegue che la ovvia utilizzazione di un motore elettrico M (fig.

13), comporta l'associazione di questo con un riduttore di giri a grande rapporto di trasmissione, il comando di tale motore elettrico M avviene con tecnologia notoria, assistita da usuali camme per l'azionamento di usuali microinterruttori. Sull’albero motore 26, in un suo tratto rettilineo compreso tra le due lastre 2, è calettato il corpo intermittore 10, opportunamente profilato per cooperare con una punteria pendolare costituita dal citato riscontro espulsore 9. Detto riscontro ^espulsore è imperniato con un asse che è tratto dal distanziale 6 ed è precaricato verso il basso da una molla 46 (fig. 1 ). La coppia di perni 16 è attraversata coassialmente da una spina metallica (non visibile dai disegni) finalizzata all'aggancio di estremità di- una molla di trazione 28, agganciata con l'altra sua estremità al corpo del distanziale 5. L'azione di tale molla 28 crea ovviamente l’appoggio della coppia di perni 16 nel fondo delle asole 21. Le altre due coppie di perni 17 e 18, infatti, non sono in grado di esercitare alcuna reazione torsionale. Tale azione della molla 28 mantiene pertanto il contenitore 7 in un assetto che gli deriva dal vincolo della coppia di perni 17 al loro piede di biella 22A ed al fondo delle asole 19. A seguito dell'intervento dell'albero motore 26, invece, si ha una serie di movimenti complessi, derivanti dagli strisciamenti di appoggio delle tre coppie di perni 16, 17, 18 su appositi bordi sagomati delle asole 19, 20 e 21 , svolgenti un ruolo di guida dei citati movimenti. Tali movimenti sono quelli che sono illustrati dalla seguente sequenza delle figure 1 ,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 ,12,13. Per avere un chiaro riferimento che consenta di valutare le posizioni angolari assunte dall’albero motore 26, si consiglia di osservare l’orientamento di uri asse radiale 29 (fig. 1) deH’intermittore 10; la direzione di tale asse è rilevabile anche mediante, facce parallele. 30 del corpo radiale deN’intermittore. Nella successiva esposizione, riferendoci alle parti di macchina doppie ed operanti simmetricamente ai due lati di essa (fig. 15), le si considererà al singolare, per offrire una maggiore semplicità concettuale. Con riferimento alle figure 1 e 14, possiamo considerare l'orientamento dell’intermittore 10, ovvero del suo asse 29, pome un riferimento di “zero gradi" da cui parte il ciclo operativo della macchina. In tale condizione rileviamo., il contenitore 7 disposto in posizione verticale, e con il suo fondo mobile 14 appoggiato su apposita battuta anulare 32, presente alla base della cavità cilindrica 12. Tale fondo mobile 14 separa la cavità cilindrica 12 da una sottostante cavità ad imbuto 33, preposta a far confluire in un condotto di uscita 34 l’infuso prodotto, al fine della sua fruizione mediante raccolta in un usuale bicchiere 35 o equivalente. Con riferimento alle figure 1 ,14,15, lo stantuffo pressore 8 è in una posizione estrema inferiore, appoggiato con sue alette 37 sulla estremità inferiore di rispettive asole 38 presenti sulle due lastre parallele 2,2A,2B. La sezione di tali alette 37 è uguale a quella delle asole 38, all'interno delle quali operano con un breve moto di scorrimento, secondo un asse 39, a seguito dello schiacciamento, imposto ad una molla 36 reagente sul distanziale 3 fissato tra le due lastre 2A,2B. Tale alette 37 laterali e contrapposte dello stantuffo pressore 8 sono disegnate in fig. 14 con una linea punteggiata. Con riferimento alle figure 14 e 2, notiamo che una rotazione in senso orario dell'albero motore 26 ha spostato l’intermittore 10 di circa 30 gradi. Tale rotazione ha riguardato ovviamente la manovella 23 (che nelle figure da 1 a 13 è espressa da una forma discoidale); si ha, pertanto, che il suo perno 24 sposta la biella 22, la quale agisce sul perno 17. Siccome tale perno appartiene anche al contenitore 7 che è mantenuto fulcrato sul fondo dell'asola 21 dall’azione della molla di trazione 28 sul perno 16 solidale al contenitore, la risalita del piede di biella 22A dispone obliquamente detto contenitore 7, con un assetto che è regolato anche dall'appoggio strisciante del perno 18 sul bordo superiore del tratto curvo 20. Le posizioni che risultano da ciò sono visibili dalla sequenza angolare espressa dalle figure 2, 3, 4 relative ad avanzamenti di circa 30° dell’albero motore 26, ovvero, deM'intermittore 10. Da tali figg. 2, 3, 4 si può notare che il punto di appoggio della racla 11 si sposta verso sinistra, strisciando su una sommità 7A del contenitore 7 e sollevandosi mediante scorrimento in sue strette asole 40 ricavate sulle due lastre 2A,2B. Con riferimento alle figure 14 e 5, rileviamo che, dopo una rotazione dell’albero motore 26 di circa 120°, l'asse 41 del contenitore 7 giunge ad allinearsi con l’asse 39 dello stantuffo pressore 8. Tale stantuffo pressore 8 è concettualmente fisso; ciò che è mobile è invece la cavità cilindrica 12 in cui esso, con moto relativo, penetra lentamente. Detta cavità cilindrica 12 trae infatti il suo movimento dalla corsa del piede di biella 22A, imposta dalla rotazione dell'albero motore 26 mediante la manovella 23. Dalle figure 6, 7 vediamo come, il sojlevamento del contenitore 7 che in tal modo deriva, schiaccia i frammenti granulari 13 fino a conferire ad essi una forma discoidale 13A. In questa fase di massima compressione, indicata dalla fig. 7, attraverso apposite canalizzazioni 42 (fig. 14), viene introdotta acqua calda, alla temperatura ritenuta adatta e comunque a circa 90°C. Tale introduzione avviene ad elevata pressione: come ordine di grandezza circa 10 bar, dipendendo dal tipo di micro-pompa impiegata (a pistone vibrante, a lamelle rotanti, ecc ). Tale acqua calda viene fatta affluire ad un’intercapedine di distribuzione 43, realizzata in cooperazione con un disco metallico microforato 44, preposto ad esercitare direttamente lo schiacciamento dei frammenti granulari 13. Tale schiacciamento deriva essenzialmente dalla corsa fissa creata dal meccanismo biella-manovella 22-23. Siccome la forza che si oppone al moto di tale meccanismo deriva dalla reazione allo schiacciamento offerta dai frammenti granulari 13, e siccome tale reazione è legata alla loro granulometria, al loro volume, alla loro consistenza, per evitare che tale forza si sviluppi a valori eccessivi che potrebbero compromettere la durata della macchina, allo stantuffo pressore 8 viene conferita una possibilità di arretramento elastico. Ciò è attuato mediante intervento della molla 36. Tale possibilità di arretramento elastico offre, vantaggiosamente, anche la possibilità di creare all’acqua calda in uscita dai fori del disco 44 uno strato uniforme di essa, che può così permeare in modo perfettamente distribuito i frammenti granulari compattati 13A. Il velo d’acqua che si forma in tal modo al di sopra dei frammenti granulari è concettualmente destinato a premerli secondo la direzione 41 dell'asse del contenitore 7. Ciò, perché il fondo mobile 14 deve essere dotato di bordi cilindrici 14B che siano coniugati con precisione alle pareti cilindriche della cavità 12, allo scopo di impedire che i frammenti granulari 13 vengano spinti sull'inferiore imbuto 33, ovvero nella bevanda in formazione. Tale direzione di permeabilità secondo l'asse 41 è determinata dalla presenza di usuali mezzi filtranti 14C (espressi nel disegno mediante linee verticali assimilabili a dei fori.) L’invenzione prevede tuttavia la presenza, sui bordi cilindrici 14B del fondo mobile 14, di una pluralità di fori radiali 15 (disegnati schematicamente in fig. 3) idonei a raccogliere l’acqua calda in eccesso che trovasse difficoltà a discendere nell’imbuto 33 a seguito di occlusione dei mezzi filtranti 14C. Ovvero, più tali mezzi sono occlusi, più l’acqua si raccoglie sulle pareti cilindriche della cavità 12, lambisce i bordi cilindrici 14C e penetra centripetamente nei fori radiali 15 confluenti nell’imbuto 33. In tale imbuto si può dunque realizzare la miscelazione di acqua calda in eccesso con l’infuso che è riuscito ad attraversare i frammenti granulari 13 ed i mezzi filtranti 14C. Tali fori radiali 15 potrebbero essere espressi anche da canalizzazioni equivalenti; tuttavia, va notato che essi sono ubicati ad un livello superiore a quello della battuta anulare 32, per non essere influenzati dalle condizioni di appoggio del fondo mobile 14. Con riferimento alla figura 8, si può notare che un'ulteriore rotazione dell’albero motore 26 di circa 30° rispetto alia configurazione di fig. 7, ha determinato un iniziale abbassamento del contenitore 7 rispetto allo stantuffo pressore 8. Si può anche notare che l’intermittore 10 è giunto a ridosso del riscontro espulsore 9 Con un'ulteriore rotazione di 30° dell’albero motore 26 (fig. 9), l'intermittore 10 sposta angolarmente il riscontro espulsore 9 fino a porlo a contatto dell’estremità inferiore dello stelo 14A. Con tale rotazione, il contenitore 7 è stato abbassato quasi completamente. La figura 10 è relativa alla configurazione risultante con un’ulteriore rotazione di 30°, cioè 270° dalla citata posizione iniziale del ciclo operativo. Da tale figura: notiamo che la rotazione dell'intermittore 10 ha sollevato il riscontro espulsore 9 fino a far spostare ad esso lo stelo 14A verso l’alto. Con tale spostamento dello stelo si è determinata la risalita all'interno della cavità cilindrica 12 del fondo mobile 14. Tale, fondo sposta cosi verso l'alto i frammenti granulari compatti ed esausti appoggiati su di esso, fino a disporsi con la sua sommità allo stesso livello 7A del bordo del contenitore sul quale opera la racla 11. Con una successiva rotazione di 30°, espressa dalla fig. 11 , il contenitore 7 si sposta verso sinistra, consentendo così alla racla 11 di trattenere i frammenti granulari 13A, fino a quando essi, privati del loro appoggio sul fondo mobile 14 e sul contenitore 7, cadranno all’esterno di esso, raccogliendosi in una apposita usuale vaschetta sottostante (non disegnata). , Con una .successiva rotazione di 30°, espressa dalla fig. 12, si determina il disimpegno dell’intermittore 10 rispetto al riscontro espulsore 9. Conseguentemente, si determina pure il disimpegno dello stelo 14A, rispetto al riscontro espulsore 9, e la conseguente discesa del fondo mobile 14 all'interno della cavità cilindrica 12, richiamato dalla sua molla 31. La figura 13 completa la raffigurazione del ciclo, esprimendo la configurazione inerente una ulteriore rotazione di 30° circa.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1) Macchina per la preparazione automatica di bevande per infusione di frammenti granulari (13), particolarmente caffè, caratterizzata da una struttura (1) formata da due lastre parallele verticali (2,2A,2B) unite solidamente da distanziali trasversali (3, 4,5,6) per supportare e/o guidare vari perni al fine di consentire il movimento di parti operative della macchina, dette parti comprendendo un contenitore dotato di moto di-traslazione secondo un asse obliquo (39), combinato a moti inclinanti per consentire di ricevere dall'alto in una sua cavità cilindrica (12) i frammenti granulari (13) e per consentire la risalita verso uno stantuffo spintore (8) di penetrazione relativa in detta cavità per comprimere i frammenti granulari mentre tale stantuffo spintore (8) inietta dell'acqua calda attraversante i frammenti granulari ed uscirne come bevanda infusa, un successivo moto di discesa del contenitore (7) comportando l'azione di un riscontro espulsore (9) su uno stelo (14A) sporgente di un fondo mobile seguita dall’intervento spazzante di una racla (11) durante la permanenza di tale fondo mobile ad un livello di bordo (7A) del contenitore.
2. 2) Macchina come alla rivendicazione precedente, caratterizzata da un contenitore imperniato con un suo perno centrale (17) su un piede di biella (22A) e traente sue oscillazioni angolari attorno al citato perno centrale (17) dallo strisciamento di un suo primo perno laterale superiore (18) su bordi sagomati (20) di un’asola a forma di fiocina (19-20) e dallo schiacciamento di un suo secondo perno laterale inferiore (16) su bordi sagomati di un’altra asola (21), detto perno laterale inferiore essendo posizionato rispetto al primo perno (18) in modo contrapposto rispetto ad un asse di scorrimento del perno centrale (17) ed-essendo. tirato verso il basso da apposita molla (28).
3. 3) Macchina come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzata da un fondo mobile (14) dotato di mezzi filtranti (14C) attuanti la discesa dell’infuso in un sottostante imbuto (33) di convogliamento verso un foro di uscita (34), detta discesa essendo assistita da fori radiali ausiliari (15) attraverso i quali transita centripetamente l’acqua: calda - impedita nella sua regolare discesa attraverso i frammenti granulari (13) da un’accidentale occlusione dei mezzi filtranti (14C).
4. 4) Macchina come alle: rivendicazioni precedenti, caratterizzata da un fondo mobile (14) mantenuto fermo su battute anulari (32) presenti sul fondo della cavità cilindrica (12) da una molla (31 ) agente su usuali appoggi (27)^presenti su un’estremità inferiore di uno stelo (14A) solidale „ ad esso fondo mobile (14) e reagente sulla superficie inferiore esterna del contenitore (7), la usuale testa piana dell’estremità inferiore dello stelo (14A) essendo soggetta all’azione di un riscontro espulsore (9) attivato da un intermittore (10) in una corrispondente fase di ciclo operativo di scarico dei frammenti granulari esausti.
5. 5) Macchina come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzata da un riscontro espulsore (9) consistente in un corpo sagomato pendolarmente^appeso ad un perno (6) per interagire mediante il profilo della sua estremità inferiore con il profilo rotante di un intermittore (10) calettato sull’albero motore (26) della macchina.
6. 6) Macchina come alle rivendicazioni precedenti caratterizzata da un movimento alternativo rettilineo di un perno (17) di movimentazione del contenitore (7) che è tratto dall'appartenenza di detto perno (17) al piede (22A) di una. biella (22)vcooperante con un perno (24) di una manovella (23) calettata sull'albero motore (26).
7. 7) Macchina come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la movimentazione alterna del contenitore è effettuata mediante due congegni biellamanovella (22-23) posti all'esterno delle due rispettive lastre parallele verticali (2A,2B), calettati su un albero motgre comune (26) con lo stesso angolo di fase.
8. 8) Macchina come alle . rivendicazioni precedenti, caratterizzata da uno stantuffo pressore (8) supportato scorrevolmente a suoi lati da alette (37) di guida all'interno di asole (38) per poter mantenere costante un orientamento di un suo asse (39) e, nel contempo, arretrare elasticamente verso l’alto a seguito della corsa di risalita del contenitore (7) quando gli sforzi relativi tra le due parti reciprocamente impegnate superano le forze reattive di una molla (36), detti sforzi potendo essere prestabiliti a valori tali da consentire l’arretramento verso l’alto dello stantuffo pressore a seguito dell'iniezione dell’acqua calda di infusione a valori sufficienti per creare uno strato di tale acqua al di sopra di tutta la superficie della forma discoidale (13A) dei frammenti granulari creata dallo schiacciamento di essi, detto strato di acqua consentendo l’attraversamento e la conseguente utilizzazione di tutta la massa di frammenti granulari