ITBO20120555A1 - Dispositivo per l'introduzione e il bloccaggio di un portafiltro per macchine da caffe' espresso - Google Patents

Description

“DISPOSITIVO PER L’INTRODUZIONE E IL BLOCCAGGIO DI UN PORTAFILTRO PER MACCHINE DA CAFFÈ’ ESPRESSO”

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si inquadra nel settore tecnico relativo alle macchine per la preparazione di bevande calde, in particolare caffè e cappuccini, ma anche bevande diverse ottenute per infusione a partire da capsule o cialde contenenti il caffè macinato, oppure da una dose sfusa del prodotto stesso.

Ai fini della presente invenzione si considerano sia macchine professionali che per l’uso domestico e per la preparazione di infusi vari. Tuttavia, nella descrizione che segue si farà riferimento, a titolo puramente esemplificativo, a una macchina per la preparazione di caffè espresso, e in particolare a una macchina che ottiene l’infusione per mezzo della produzione e dell’erogazione di acqua calda. Resta inteso che l’invenzione può comunque trovare applicazione, senza modifiche sostanziali, anche in macchine di tipo diverso.

E' noto che le macchine da caffè automatiche convenzionali di questo tipo comprendono un gruppo caldaia, racchiuso in un corpo macchina. Il gruppo caldaia comprende solitamente un blocco riscaldante di materiale metallico ad elevata inerzia termica, riscaldato da una resistenza elettrica e percorso internamente da un condotto, sufficientemente lungo da consentire all’acqua che lo percorre di raggiungere una temperatura ottimale per la preparazione del caffè.

L’acqua viene alimentata al condotto da una pompa elettrica, che pesca in un serbatoio appositamente previsto, e fuoriesce a pressione dal blocco riscaldante in corrispondenza di una camera di infusione, atta ad accogliere una capsula o cialda contenente caffè macinato, oppure una dose di prodotto sfuso, a temperatura e pressione predefiniti. Il caffè espresso così ottenuto, per effetto della pressione, fuoriesce dalla camera di infusione e viene convogliato verso un ugello di uscita.

La predetta camera di infusione deve presentare un’ottima tenuta ai liquidi, per evitare trafilamenti durante il funzionamento della macchina, e deve consentire al contempo una agevole accessibilità per il carico e la rimozione delle capsule o delle cialde.

Per raggiungere tali obiettivi sono ad esempio note soluzioni che prevedono un portafiltro, contenente la camera di infusione e l’ugello, o gli ugelli, di erogazione del caffè, completamente smontabile. Il portafiltro è montato in un apposito alloggiamento per mezzo di un innesto a baionetta e forzato in posizione operativa con una manovra di rotazione. Una volta completata l’infusione esso viene rimosso e nuovamente rimontato con una nuova cialda, capsula o dose di prodotto, per ripetere l’operazione di preparazione del caffè.

Un inconveniente delle macchine sopra citate, legato all’uso del portafiltro, deriva dal fatto che il bloccaggio a tenuta dello stesso comporta inevitabilmente da parte dell’operatore un’operazione di rotazione forzata. Tale rotazione forzata viene ripetuta, nel verso opposto, quando si tratta di rimuovere il portafiltro dopo aver preparato il caffè. Lo sforzo necessario per le predette operazioni sollecita in modo prolungato e innaturale i muscoli, le articolazioni e le ossa della mano e del polso. Ciò rende gli stessi muscoli, articolazioni e ossa spesso soggetti a problemi di infortuni e di patologie professionali, prima fra tutte la sindrome del tunnel carpale.

In ogni caso, per ciascuna macchina il gruppo erogatore e eventualmente il portafiltro sono espressamente realizzati per accogliere e trattare una particolare confezione di prodotto per infusione (cialda, un determinato tipo di capsula) oppure una dose di prodotto sfuso, per conseguenza dei diversi problemi che si incontrano per garantire la tenuta della camera di infusione.

Uno scopo della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo per l’introduzione e il bloccaggio di un portafiltro in una macchina per caffè in grado di consentire il bloccaggio e la tenuta del portafiltro senza dover effettuare con lo stesso azioni di rotazione forzata per portarlo nella posizione operativa e per rimuoverlo dalla propria sede.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo per l’introduzione e il bloccaggio di un portafiltro in una macchina per caffè espresso, o di altra bevanda infusa, in grado di consentire l’uso di diversi tipi di formato del caffè o del prodotto per infusione.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di proporre un dispositivo per l’introduzione e il bloccaggio di un portafiltro in grado di consentire l’uso di un’ampia varietà di conformazioni di portafiltro.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di proporre un dispositivo di semplice concezione e di costo contenuto, adatto per essere installato sia su macchine da caffè di tipo professionale che casalingo.

Gli scopi sopra citati vengono interamente ottenuti, da un gruppo erogatore per macchine da caffè espresso realizzato in accordo con il contenuto della rivendicazione 1.

Le caratteristiche dell’invenzione, così come risulteranno dalle rivendicazioni, sono evidenziate nella seguente descrizione dettagliata di preferite forme di realizzazione del gruppo in oggetto, con l’ausilio delle allegate tavole di disegno, nelle quali:

- la Fig. 1 illustra una vista in esploso parziale della parte fissa di un gruppo erogatore atto ad accogliere un dispositivo realizzato secondo la presente invenzione;

- la Fig. 2 illustra una vista prospettica del gruppo erogatore di figura 1 , nel quale il dispositivo oggetto dell’invenzione è applicato a un portafiltro adatto all’uso con una confezione di caffè in capsule;

- la Fig. 3 illustra una vista prospettica del gruppo erogatore di figura 1 , nel quale il dispositivo oggetto dell’invenzione è applicato a un portafiltro adatto all’uso con una confezione di caffè in cialde, oppure con porzioni di caffè sfuso;

- la figura 4a illustra una vista in sezione del gruppo delle figure 1 e 2, in una fase operativa precedente all’infusione;

- la figura 4b illustra una vista in sezione del gruppo delle figure 1 e 2, durante la fase di infusione;

- la figura 5 illustra una vista in sezione del gruppo delle figure 1 e 3, durante la fase di infusione con una confezione di caffè in cialde - la figura 6 illustra una vista in sezione del gruppo delle figure 1 e 3, durante la fase di infusione con una porzione di caffè sfuso. Nelle sopraelencate figure si indica con 100 un gruppo erogatore inglobante un dispositivo 200 per l’introduzione e il bloccaggio di un portafiltro 3,4, che costituisce l’oggetto dell’invenzione. A titolo puramente esemplificativo si descrive una forma di realizzazione del dispositivo 200 associato a una macchina per la preparazione di caffè espresso del tipo ad acqua calda, la cui configurazione si adatta in modo particolare alla struttura del dispositivo 200 stesso. Quest’ultimo può essere comunque vantaggiosamente associato ad altri tipi di macchina per infusione, senza l’apporto di modifiche strutturali sostanziali.

Il gruppo erogatore 100 è previsto per essere associato ad una nota macchina, non illustrata, per la preparazione di bevande calde, in particolare caffè espresso. La disposizione del gruppo 100 nella predetta macchina, così come le caratteristiche strutturali e funzionali più generali, dipendono dalla configurazione di quest’ultima, fanno parte delle normali conoscenze del progettista del ramo e non attengono comunque all’invenzione, per cui tale argomento non verrà ulteriormente dettagliato nel seguito.

Il gruppo erogatore 100, del tipo ad erogazione di acqua calda in pressione, comprende (vedansi figure 1 , 4a e 4b) una caldaia 1 costituita da un blocco riscaldante 101 di materiale termicamente conduttore e ad elevata capacità termica, tipicamente alluminio o acciaio. All’interno del blocco 101 è previsto un condotto 102, atto a convogliare acqua da riscaldare proveniente da una sorgente non illustrata tramite una pompa. La conformazione del condotto 102 è prevista per massimizzare il contatto dell’acqua col materiale termoconduttore del blocco, e consentirne l’immediato riscaldamento.

Il condotto 102 sfocia in corrispondenza di una sezione di uscita 11 della caldaia 1 , nella quale è prevista una sede 12 che a sua volta sfocia verso l’esterno della stessa. Nella sezione di uscita 11 sono previste parti funzionali del gruppo erogatore 100 che verranno descritte in dettaglio più avanti.

A contatto col blocco riscaldante 101 è posto un dispositivo riscaldatore, solitamente costituito da un resistore elettrico di potenza 103, atto a portare il blocco 101 a una temperatura operativa sufficiente a riscaldare l’acqua che circola nel condotto 102.

Il dispositivo 200 per l’introduzione e il bloccaggio di un portafiltro 3,4 comprende, in corrispondenza della predetta sezione di uscita 11 , un supporto 2, fissato alla caldaia 1 , conformato sostanzialmente a “U” e provvisto di un incavo 20 atto a consentire il passaggio del portafiltro 3,4 (figure 2 e 3). In particolare, nella parte interna del supporto 2 sono previste due facce laterali 21 ,22, provviste di relative guide 23,24, fra loro contraffacciate e opportunamente sagomate.

In una prima configurazione del portafiltro 3, illustrata in figura 2, quest’ultimo comprende un corpo 31 e un’impugnatura 32, fissata alla parte posteriore del corpo 31 stesso.

Nel corpo 31 è inoltre previsto un vano 35, atto a contenere una dose prefissata 51 di caffè macinato, il quale concorre a formare una camera di infusione 5, nella quale viene ottenuto l’infuso di caffè. Nella predetta prima forma di realizzazione il portafiltro 3 è previsto per l’utilizzo con una confezione di caffè in capsule. A questo proposito, il bordo esterno 36 e il fondo 37 del vano 35 sono conformati in funzione di tale tipo di confezione. In particolare, il bordo 36 è provvisto di un gradino 36a, atto ad accogliere un bordo rigido 51 a della capsula 51 per stabilizzarne la posizione nel vano 35 stesso.

Il fondo 37 risulta leggermente concavo, e dal suo centro 38 si diparte n condotto di uscita 38 atto a convogliare il caffè ottenuto all’interno del vano 35.

Alla parte inferiore del corpo 31 è fissato un ugello erogatore 8, posto in comunicazione col condotto di uscita 38, attraverso il quale fluisce il caffè. Questo può essere eventualmente emulsionato con aria all’interno dello stesso erogatore 8, per ottenere una crema superficiale, per mezzo di dispositivi emulsionatori non illustrati.

Secondo l’invenzione, il dispositivo di introduzione e bloccaggio 200 comprende previste due slitte laterali 33,34, ricavate nella parte superiore del corpo 31 del portafiltro 3, in prossimità dell’impugnatura 32, destinate ad essere scorrevolmente accolte dalle sopra menzionate guide 23,24 del supporto 2, per consentire il posizionamento del corpo 31 stesso al disotto della sezione di uscita 11 della caldaia 1.

In modo del tutto analogo in figura 3 è illustrato un portafiltro 4 in una seconda configurazione, prevista per l’uso dello stesso con dosi prefissate di caffè macinato in forma di cialda 52 o di prodotto sfuso 53.

Il portafiltro 4 comprende (vedansi anche figure 5 e 6) un corpo 41 e un’impugnatura 42. Nel corpo 41 è ricavato un vano 45 il cui bordo 46 è sostanzialmente piatto, previsto per accogliere un bordo 52a cedevole della cialda 52, e il cui fondo 47 comprende una piastra forata 47a, destinata a consentire il passaggio dell’infuso ma, nel caso di utilizzo con una dose 53 di prodotto sfuso, a trattenere i residui del prodotto stesso.

Nella parte posteriore del corpo 41 il dispositivo 200 prevede due slitte laterali 43,44 di inserimento nel supporto 2. Dalla parte inferiore del medesimo corpo 41 si estende il sopra citato ugello erogatore 8, posto in comunicazione con un condotto d’uscita 48.

La sezione di uscita 11 della caldaia 1 comprende, oltre alla già citata sede 12, un pistone 13, disposto scorrevole all’interno della stessa sede 12 fra una posizione in operativa A (figura 4a) e una posizione operativa B (figura 4b). Il pistone 13 è destinato ad essere spinto parzialmente fuori da quest’ultima, fino alla predetta posizione operativa B, a seguito dell'immissione di acqua calda in pressione nella medesima sede 12 attraverso il condotto 102. A questo proposito, tra il fondo 12a della sede 12 e la faccia interna 13b del pistone 13 è ricavata una camera di espansione 15 a volume variabile, destinata ad accogliere l’acqua in pressione proveniente dal condotto 102.

In particolare, nella forma di realizzazione dell’invenzione descritta, la sede 12 è sostanzialmente cilindrica e il pistone 13 presenta conformazione anulare, con diametro esterno non maggiore di quello della sede 12 e con una cavità passante 13c prevista nella propria area centrale.

All’interno della suddetta cavità 13c è previsto un blocco di uscita 14 fisso, montato sulla caldaia 1 in posizione centrale e coassiale con il pistone 13 per mezzo di una relativa vite 16, destinato a consentire l’afflusso di acqua calda in pressione verso la camera di infusione 5. A questo proposito, nel pistone 13 è realizzato un primo condotto di alimentazione 17, comunicante con la camera di espansione 15 e con la cavità 13c. Nel blocco di uscita 14 realizzato un secondo condotto di alimentazione 18, posto in comunicazione con la camera di infusione 5 e col fianco esterno dello stesso blocco di uscita 14.

La posizione dei condotti di alimentazione primo 17 e secondo 18 è tale che, quando il pistone 13 si trova nella propria posizione inoperativa A gli stessi non comunicano fra loro, impedendo l’afflusso di acqua dalla camera di espansione 15 verso la camera di infusione 5, mentre quando il pistone 13 si trova nella posizione operativa B, i due condotti primo 17 e secondo 18 sono posti in comunicazione.

Fra il pistone 13 e il blocco di uscita 14 sono interposti mezzi di reazione elastica 7, nel caso descritto costituiti da una molla elicoidale, destinati a contrastare la spinta verso l’esterno imposta al pistone 13 stesso, e a riportare quest’ultimo nella propria posizione inoperativa in assenza di pressione di fluido nella camera di espansione 15.

La molla 7 è alloggiata in una sede anulare 7a, ricavata scavando opportunamente le pareti laterali, rispettivamente, interna del pistone 13 ed esterna del blocco di uscita 14.

Fra la sezione operativa 11 della caldaia 1 e il sopra descritto supporto 2 è interposta, secondo l’invenzione, una membrana 6 di materiale deformabile ed elastico, preferibilmente impermeabile, destinata ad adattarsi alla conformazione della faccia esterna 13a del pistone 13 e del bordo 36,46 del portafiltro 3,4, per garantire la tenuta dell’accoppiamento degli stessi durante le operazioni di infusione.

La membrana 6 è opportunamente sagomata (vedasi ad esempio figure 1 , 4a e 4b) per interessare almeno l’intera estensione della faccia inferiore 13a del pistone 13. Il suo bordo esterno è bloccato a pacco fra la faccia inferiore della caldaia 1 e il supporto 2, in modo da mantenere fisso il medesimo bordo e da consentire alla porzione centrale della membrana di deformarsi elasticamente per l’azione del pistone 13.

La membrana 6 è opportunamente forata in corrispondenza della propria parte centrale, per consentire all’acqua calda in pressione proveniente dal blocco di uscita 14 di fluire verso la camera di infusione 5.

Il funzionamento del gruppo erogatore 100 verrà nel seguito descritto a partire da una situazione di predisposizione alla preparazione del caffè, illustrata nella figura 2, con riferimento alla figura 3 per le varianti dovute all’uso di dosi di caffè in confezioni diverse. In tale situazione, il portafiltro 3 è estratto dal supporto 2, e una dose 51 in forma di capsula è pronta per essere introdotta nel vano 35. Nel condotto 102 non è presente acqua in pressione, in quanto la pompa destinata a fornirla non è attiva. In assenza di pressione, il pistone 13 è mantenuto nella propria posizione inoperativa A (figura 4a) dalla molla 7. La caldaia 1 è stata preventivamente portata in temperatura tramite il riscaldatore 103.

La membrana 6 è in questa situazione completamente distesa e aderente alla faccia inferiore 13a del pistone 13, in quanto ad essa non viene applicata alcuna sollecitazione.

Per effettuare la preparazione del caffè, la capsula 51 viene sistemata nel vano 35. In modo analogo, nel caso in cui si vogliano utilizzare una cialda 52 o una dose di prodotto sfuso 53, queste vengono inserite nel vano 45 del relativo portafiltro 4.

Il portafiltro 3 viene quindi introdotto nell’incavo 20 del supporto 2, facendo scorrere le slitte 33,34 sulle corrispondenti guide 23,24 del supporto 2 stesso, fino a una posizione di arresto (figura 4a) nella quale il vano 35 risulta al disotto del pistone 13 e va a costituire, delimitato superiormente dalla membrana 6, la camera di infusione 5.

Viene quindi azionata la pompa per la fornitura dell’acqua, che porta acqua in pressione all’interno della caldaia 1 , riscaldandola e facendola pervenire, attraverso il condotto 102, alla camera di espansione 15. La pressione che si crea all’interno di quest’ultima vince la reazione elastica della molla 7 e fa avanzare il pistone 13 fino alla propria posizione operativa B (figura 4b). Questo agisce a sua volta sulla membrana 6, deformandola e facendola aderire strettamente al bordo 36 del portafiltro 3.

La struttura cedevole e deformabile della membrana 6, unitamente alla sua elasticità ed impermeabilità, garantiscono che la camera di infusione 5 sia perfettamente a tenuta. In questa posizione viene inoltre garantito il bloccaggio del portafiltro 3.

La posizione di arresto del pistone 13 nella propria posizione operativa B, a battuta sul bordo 36 del portafiltro 3, coincide con la posizione di comunicazione fra i condotti di alimentazione primo 17 e secondo 18. In tale posizione l’acqua calda in pressione può fluire attraverso tali condotti, fuoriuscire dal blocco di uscita 14 e, attraverso la foratura praticata nella parte centrale della membrana 6, entrare nella camera di infusione 5.

Una volta completata l’operazione di preparazione del caffè espresso, la pompa viene disattivata. Questo causa il rientro del pistone 13 fino alla propria posizione inoperativa A, e il conseguente rilascio del portafiltro 3, che può essere così estratto semplicemente con un’operazione di traslazione.

Come è evidente dalla descrizione e dalle figure, l’invenzione sopra descritta consente di ottenere considerevoli vantaggi.

In primo luogo, un vantaggio è dato dal fatto che l'inserimento e il successivo bloccaggio del portafiltro richiedono, per l’operatore, una semplice operazione di introduzione del portafiltro stesso nella relativa guida con un unico movimento di traslazione. Non è richiesta alcuna rotazione forzata, né durante la fase di introduzione né durante quella di estrazione.

Inoltre, la presenza della membrana 6 consente di ottenere una perfetta tenuta senza che nel portafiltro siano presenti ulteriori mezzi di tenuta.

Un altro vantaggio è dato dalla versatilità e dalla sicurezza del sistema di tenuta costituito dalla membrana 6, che consente l’uso di portafiltro diversamente conformati.

Ancora un vantaggio è dato dal fatto che la struttura dell’intero gruppo erogatore 100 è molto semplice e con poche parti in movimento, per cui risulta estremamente affidabile e sicura.

Resta comunque inteso che la descrizione di cui sopra ha valore esemplificativo e non limitativo, pertanto tutte le modifiche di dettaglio che potranno eventualmente essere introdotte al dispositivo per ragione tecniche e/o funzionali, ad esempio riguardanti la conformazione, la dimensione e la posizione dei condotti descritti, si considerano sin d’ora rientranti neN’ambito protettivo definito dalle sotto riportate rivendicazioni.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo per l’introduzione e il bloccaggio di un portafiltro 3,4 per macchine per la preparazione di caffè espresso, associabile a un gruppo erogatore 100 di dette macchine nel quale una caldaia 1 è destinata a produrre acqua calda in pressione da alimentare a una camera di infusione 5 realizzata in detto portafiltro 3,4, detto dispositivo 200 essendo caratterizzato dal fatto di comprendere un supporto 2, sostanzialmente conformato a “U”, le cui facce laterali interne 21,22 presentano una coppia di guide contraffacciate 23,24, e di comprendere inoltre una coppia di slitte 33,34, realizzate nel citato portafiltro 3,4, destinate ad impegnare scorrevolmente le citate guide contraffacciate 23,24 per consentire il posizionamento di detto portafiltro 3,4 in corrispondenza di una sezione d’uscita 11 della citata caldaia 1.
2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre una membrana 6 di materiale deformabile ed elastico, interposta fra detta caldaia 1 e detto supporto 2, destinata ad adattarsi alla forma del bordo 36,46 di detto portafiltro 3,4 per garantire la tenuta dell’accoppiamento dello stesso durante le operazioni di infusione.
3. 3) Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta membrana 6 è bloccata a pacco fra detta caldaia 1 e il citato supporto 2, e che è forata in corrispondenza della zona centrale, per consentire l’afflusso di acqua calda dalla sezione di uscita 11 della citata caldaia 1 verso la citata camera di infusione 5.
4. 4) Gruppo erogatore comprendente un dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta sezione di uscita 11 comprende un pistone 13 avente conformazione anulare, alloggiato scorrevole in una sede 12 di detta sezione di uscita 11 , che è previsto un blocco di uscita 14 dell’acqua di infusione, fissato in corrispondenza della parte centrale di detta sede 12, coassialmente al citato pistone 13, e che sono previsti mezzi di reazione elastica 7, interposti fra detto pistone 13 e detto blocco di uscita 14, atti a contrastare la spinta verso l’esterno imposta a detto pistone 13.
5. 5) Gruppo erogatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che fra il fondo 12a di detta sede 12 e la faccia interna 13b di detto pistone 13 è ricavata una camera di espansione 15, atta ad accogliere acqua in pressione per forzare quest’ultimo citato pistone 13 verso l’esterno.
6. 6) Gruppo erogatore secondo la rivendicazione 4 o la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che in detto pistone 13 è previsto almeno un primo condotto di alimentazione 17 comunicante con detta camera di espansione 15, e che in detto blocco di uscita è previsto almeno un secondo condotto di alimentazione 18 comunicante con la citata camera di infusione 5, detti condotti di alimentazione primo 17 e secondo 18 essendo posti in comunicazione fra loro per effetto dello spostamento verso l’esterno del citato pistone 13, per convogliare acqua calda in pressione verso la citata camera di infusione 5.
7. 7) Gruppo erogatore comprendente un dispositivo secondo la rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che ciascun citato portafiltro 3,4 è provvisto di un vano 35,45 atto a contenere una dose prefissata 51 ,52,53 di caffè, il bordo esterno 36,46 e il fondo 37,47 di detto vano 35,45 essendo conformati in funzione del tipo di detta dose prefissata 51 ,52,53.
8. 8) Gruppo erogatore secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto portafiltro 3 è previsto per l’uso con una dose prefissata confezionata in capsule 51 , il relativo citato vano 35 presenta un bordo esterno 36 provvisto di un gradino 36a atto ad accogliere un bordo rigido 51 a di detta capsula 51 , e un fondo 37 leggermente concavo, dal centro del quale si diparte un condotto di uscita 38 comunicante con un ugello erogatore 8.
9. 9) Gruppo erogatore secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto portafiltro 4 è previsto per l’uso con una dose prefissata confezionata in cialde 52 o sfusa 53, il relativo citato vano 45 presenta un bordo esterno 46 sostanzialmente piatto, atto ad accogliere un bordo sottile e cedevole 51 a di detta capsula 52, oppure a ricevere in appoggio la faccia inferiore della citata membrana 6, e un fondo 47 provvisto di una piastra forata 47a, dal centro di detto fondo 47 avendo origine un condotto di uscita 48 comunicante con un ugello erogatore 8.