ITFI20100212A1 - Macine per la macinazione di caffè o altro. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

MACINE PER LA MACINAZIONE DI CAFFÈ O ALTRO.

Campo tecnico

La presente invenzione riguarda una coppia di macine di tipo avanzato e di forma innovativa, particolarmente indicate per la macinazione del caffà ̈, ma utilizzabili anche per la macinazione di altri prodotti.

Le macine oggetto della presente domanda di brevetto sono adatte sia per uso domestico o professionale che per macinacaffà ̈ integrati in distributori automatici di bevande.

Stato della tecnica

I dispositivi macinacaffà ̈ comprendono un gruppo per la macinazione del caffà ̈, quest’ultimo tipicamente comprende, fra l’altro, due organi macinatori o “macine†, ciascuno dei quali presenta una superficie attiva di macinazione conformata con denti di forma adeguata.

Nel presente testo brevettuale il termine “macina†viene usato in senso ampio per indicare un elemento dotato di una superficie attiva di macinazione, indifferentemente che detto elemento sia fisso o rotante.

Entrambe le macine presentano superfici attive assialsimmetriche e fra loro coassiali, dette macine sono normalmente capaci di moto rotatorio relativo una rispetto all’altra.

Generalmente, ma non obbligatoriamente, una macina à ̈ fissa (“contromacina†) mentre l’altra ruota (“macina†), le macine sono fra loro convenientemente accoppiate in modo che il caffà ̈ in grani venga introdotto fra le superfici attive e ne fuoriesca macinato.

Le coppie di macine di più largo impiego si possono sostanzialmente suddividere in due gruppi, distinguibili in funzione della forma delle macine.

Ad esempio, in US-A-2005/0279219 e in EP-A-1.493.368 vengono descritti gruppi di macinazione con “macine piatte†, si tratta di una prima nota geometria che prevede l’impiego di due corpi macinanti (o “macine†), sostanzialmente uguali fra loro, entrambi a forma di disco o di anello; le due macine ruotano l’una opposta all’altra, coassial mente, assai vicine, ma non a contatto.

Ciascuna macina piatta à ̈ ottenuta da un disco, generalmente metallico, piuttosto sottile e con un foro al centro; detta macina piatta presenta una superficie attiva di macinazione più grossolana o di “prefinitura†avente sostanzialmente la forma della superficie laterale di un tronco di cono, con angolo al vertice ottuso; detta superficie di prefinitura si trova nella parte dell’anello più vicina all’asse di simmetria; la superficie attiva di finitura ha invece la forma di una corona circolare, sostanzialmente piatta e giacente su un piano ortogonale all’asse di simmetria della macina, detta corona circolare à ̈ posta in corrispondenza della periferia dell’anello costituente la macina, dallo stesso lato della superficie attiva di prefinitura e raccordata con quest’ultima.

Sia la dentatura della superficie attiva di prefinitura che la dentatura della superficie attiva di finitura presentano dei denti disposti circonferenzialmente ad intervalli regolari; il numero di denti di finitura à ̈ generalmente un multiplo del numero dei denti di prefinitura.

Nelle macine del tipo descritto il reciproco accoppiamento avviene in modo che le superficie attive coniche siano contrapposte e formino una intercapedine toroidale a forma di doppio tronco di cono con la base maggiore in comune, detta intercapedine essendo definita dalle superfici di prefinitura di entrambe le macine accoppiate.

I grani di caffà ̈ da macinare vengono inseriti in detta intercapedine secondo una direzione di inserimento sostanzialmente parallela all’asse di rotazione, mentre la polvere di caffà ̈ macinato esce radialmente attraverso la sottile fessura circonferenziale lasciata fra le due macine in corrispondenza dell’accoppiamento delle superfici laterali attive di finitura delle macine.

L’elevata velocità angolare tipica delle macine piatte presenta il vantaggio di riuscire ad espellere facilmente, per forza centrifuga, i piccoli corpi estranei eventualmente presenti, quali granelli minerali o simili, senza gravi danni alle superfici attive di finitura; anche l’accoppiamento fra le due macine risulta piuttosto semplice, dal momento che questa geometria à ̈ poco sensibile ad eventuali leggere traslazioni reciproche degli assi delle due macine.

La soluzione delle macine piatte à ̈ però poco adatta alle grandi produzioni, dal momento che, per aumentare le quantità prodotte, à ̈ necessario incrementare il diametro delle superfici attive e quindi l’ingombro delle macine; ingrandire le macine comporta un significativo aumento della velocità relativa, particolarmente in prossimità dei bordi esterni, dove l’attrito à ̈ elevato; questo, in condizioni di elevata velocità relativa, può indurre elevata usura delle macine ed eccessivo riscaldamento della povere di caffà ̈, con effetti assai negativi sul gusto della bevanda.

Per ovviare agli inconvenienti sopra riportati sono stati da tempo sviluppati macine di tipo diverso, cosiddette macine coniche; in questo caso si hanno due macine di forma diversa l’una dall’altra, entrambe con le superficie attive assialsimmetriche e coassiali fra loro, capaci di moto rotatorio relativo.

Più in particolare, una coppia di macine coniche comprende una prima macina maschio, presentante una superficie attiva esterna di forma conica e ruotante attorno al proprio asse all’interno di una seconda macina femmina, quest’ultima coassiale alla detta prima macina maschio e presentante superficie attiva interna.

Sia nella macina maschio che nella macina femmina i denti delle superfici attive sono disposti circonferenzialmente, ad intervalli regolari; il numero di denti di finitura, generalmente ma non obbligatoriamente, Ã ̈ un multiplo del numero dei denti di prefinitura.

Nella macina maschio la superficie attiva di prefinitura à ̈ più prossima all’asse di quanto lo sia la superficie attiva di finitura; nella macina femmina la superficie attiva di prefinitura à ̈ più lontana dall’asse di simmetria di quanto non sia la superficie attiva di finitura.

Un esempio di questa soluzione costruttiva à ̈ descritto in US-A-5,518,190. In questo tipo di macine il caffà ̈ in grani viene inserito secondo direzioni parallele all’asse di rotazione, all’interno della intercapedine toroidale formata dalle superfici attive di prefinitura della macina interna e della macina esterna; la finitura avviene in corrispondenza della parte di maggior diametro della macina interna ed il caffà ̈ macinato prosegue l’attraversamento delle macine, fino a fuoriuscire secondo direzioni sostanzialmente parallele all’asse di rotazione, passando attraverso la sottile fessura circolare lasciata fra i due corpi macinanti in corrispondenza dell’accoppiamento delle superfici di finitura.

Le macine coniche, fabbricate secondo la suddetta geometria sono di realizzazione più costosa, ma, a parità di ingombro, assicurano una maggiore produttività e presentano una velocità periferica relativa inferiore a quella delle macine piane, sia perché i diametri sono inferiori, sia perché à ̈ comunque richiesta una velocità angolare minore, anche grazie alla forza di gravità che tende a spingere i chicchi di caffà ̈ verso il basso.

Usando macine coniche, in virtù della minore velocità periferica, si riduce anche il rischio di attrito eccessivo e di aumento della temperatura.

Dette macine coniche presentano però lo svantaggio di rendere più difficile l’uscita di corpi estranei, dal momento che i diametri e le velocità sono inferiori e dunque la forza centrifuga agente sul corpo estraneo ha minore intensità. Un ulteriore svantaggio à ̈ rappresentato dal fatto che la geometria conica implica una superficie attiva di finitura di minori dimensioni e quindi di più rapida usura; si rende poi necessario un accoppiamento più accurato delle macine, a causa della compenetrazione di una macina all’interno dell’altra che obbliga a controllare attentamente la coassialità delle macine.

In EP 2.138.591 A1 sono mostrate entrambe le soluzioni delle macine piatte e delle macine coniche. Qualunque sia la loro geometria, le macine vengono normalmente realizzate in metallo, con o senza trattamenti termici e/o superficiali, oppure in materiale ceramico; le macine sono generalmente montate su supporti che sono a loro volta solidali con parti fisse della macchina (“contro-macina†) o con parti in rotazione (“macina†).

Usualmente la macina rotante viene montata su un supporto posto in rotazione da un motore elettrico per mezzo di un opportuno sistema di trasmissione del moto, mentre la macina fissa viene vincolata alla struttura del macinacaffà ̈ tramite opportuni mezzi di bloccaggio.

Generalmente à ̈ possibile registrare con precisione la distanza fra le due macine. È molto importante poter determinare con precisione e ripetibilità la distanza fra le due macine, perché detta distanza influisce direttamente sulla granulometria del prodotto macinato e quindi sulla qualità della bevanda ottenibile.

Scopi e sommario dell’invenzione

Come di à ̈ detto le macine piatte presentano il vantaggio di riuscire ad espellere più facilmente eventuali parti estranee; esse sono anche meno delicate nella regolazione della posizione reciproca, però hanno minore produttività delle macine coniche; quest’ultime, a causa dell’uscita assiale della polvere macinata, hanno maggior difficoltà delle macine piatte ad espellere piccoli corpi estranei che siano accidentalmente caduti nel caffà ̈ in grani; pertanto in caso di presenza di un corpo estraneo le macine coniche si rovinano irrimediabilmente; inoltre le macine a geometria conica rendono necessario un controllo attento della coassialità e della posizione reciproca delle macine.

Scopo della presente invenzione à ̈ la realizzazione di una copia di macine per caffà ̈ (o altro prodotto suscettibile di macinazione) di forma innovativa e tali da combinare i vantaggi della facile espulsione dei corpi estranei e della facilità di posizionamento tipici delle macine piatte con i vantaggi della elevata produttività e della bassa velocità tipici delle macine coniche.

Questi, ed ulteriori scopi e vantaggi, che appariranno chiari agli esperti del ramo dalla lettura del testo che segue, vengono sostanzialmente ottenuti con una coppia di macine comprendente una prima macina femmina dotata di una superficie attiva interna assialsimmetrica e cooperante con una seconda macina maschio, anch’essa dotata di superficie attiva esterna assialsimmetrica; detta seconda macina maschio essendo posta in tutto o in parte all’interno di detta prima macina femmina ed entrambe le dette macine maschio e femmina essendo capaci di moto rotatorio relativo.

Le macine sono accoppiate in modo tale che le loro superfici attive siano coassiali.

In particolare la superficie attiva di ciascuna macina può essere suddivisa in superficie attiva di prefinitura e superficie attiva di finitura; le superficie attive di finitura di entrambe le macine sono sostanzialmente coniche e, in una vantaggiosa forma di realizzazione dell’invenzione, presentano inclinazioni simili rispetto all’asse di simmetria, con i vertici dei coni dalla stessa parte rispetto alla zona di macinazione.

Quando le macine sono accoppiate in posizione di lavoro, all’interno della macina femmina, dal lato opposto a quello di ingresso della macina maschio, residua una cavità nella quale avviene l’introduzione del caffà ̈ in grani secondo una direzione sostanzialmente assiale. Il caffà ̈ macinato fuoriesce secondo direzioni sostanzialmente radiali, attraverso la sottile fessura circonferenziale lasciata fra detta prima macina femmina e detta seconda macina maschio.

Questa forma innovativa delle macine permette di espellere facilmente i piccoli corpi estranei eventualmente presenti fra i chicchi di caffà ̈ e non richiede particolare attenzione per l’accoppiamento delle macine, pur mantenendo il vantaggio di poter girare a velocità ridotta e consentendo produzioni elevate.

Breve descrizione dei disegni

- La Fig. 1A e la Fig. 1B mostrano due diverse viste di una macina piatta.

- La Fig. 1C mostra due macine piatte accoppiate fra loro, sono indicate le direzioni assiali (4) di inserimento dei grani da macinare.

- La Fig. 2A e la Fig. 2B mostrano un esempio di macina maschio conica.

- La Fig. 3A e la Fig. 3B mostrano due diverse viste di una macina femmina conica.

- La fig. 3C mostra due macine coniche, maschio e femmina, accoppiate fra loro in posizione di lavoro, sono indicate le direzioni assiali (4) di inserimento dei grani da macinare e le direzioni sostanzialmente assiali (7) di espulsione della polvere macinata.

- La Fig. 4A, la Fig. 4B e la Fig. 4C mostrano la macina maschio (2) della coppia di macine oggetto della presente domanda di brevetto; sono indicate la superficie di finitura (212) e la superficie di prefinitura (211); à ̈ altresì indicato il foro assiale (25) che, nella particolare forma realizzativa dell’invenzione illustrata nella presente tavola, viene utilizzato per il passaggio di opportuni mezzi di trasmissione del moto.

- La Fig. 5A, la Fig. 5B e la Fig. 5C mostrano la macina femmina (1) della coppia di macine oggetto della presente domanda di brevetto, sono indicate la superficie di finitura (112) e la superficie di prefinitura (111); nella Fig. 5A sono anche indicate la superficie attiva di sgrossatura (301) e le direzioni assiali (4) di inserimento dei grani da macinare.

- La Fig. 6 mostra la macina “maschio†e la macina “femmina†accoppiate in posizione di lavoro, sono indicate le direzioni assiali (4) di inserimento dei grani da macinare e le direzioni sostanzialmente radiali (6) di espulsione della polvere macinata.

Descrizione dettagliata di una forma di attuazione dell’invenzione

Il presente trovato consiste in una coppia di macine per la macinazione del caffà ̈ o di altri prodotti, entrambe aventi superficie attiva assialsimmetrica, fra loro cooperanti ed assemblate in modo che i rispettivi assi di simmetria siano sostanzialmente coincidenti.

Secondo una preferita soluzione costruttiva una prima macina femmina (1) dotata di una superficie attiva interna, coopera con una seconda macina maschio (2), dotata di una superficie attiva esterna (21), posta in tutto o in parte all’interno di detta prima macina femmina (1).

Quando le dette macine sono accoppiate e cooperanti, esse sono capaci di moto rotatorio relativo e le loro superfici attive sono sostanzialmente coassiali fra loro.

All’interno della macina femmina (1), dal lato opposto a quello di ingresso della macina maschio (2), dopo l’introduzione di quest’ultima, resta una cavità (3) nella quale avviene l’introduzione del caffà ̈ in grani secondo una direzione (4) sostanzialmente assiale, mentre l’uscita del caffà ̈ macinato avviene secondo direzioni sostanzialmente ra diali (6), attraverso la sottile fessura circonferenziale (5) lasciata fra detta prima macina femmina (1) e detta seconda macina maschio (2), a differenza di quanto avviene per i gruppi di macinazione “conici†dove la polvere di caffà ̈ esce secondo una direzione prevalentemente assiale.

In particolare, la superficie attiva di detta prima macina femmina (1) comprende una superficie attiva di prefinitura (111) ed una superficie attiva di finitura (112) ed anche la superficie attiva (21) di detta seconda macina maschio (2) comprende una superficie attiva di prefinitura (211) ed una superficie attiva di finitura (212).

In una preferita forma di realizzazione dell’invenzione sia la superficie attiva interna di finitura (112) di detta prima macina femmina (1) che la superficie attiva esterna di finitura (212) di detta seconda macina maschio (2) hanno sostanzialmente la forma della superficie laterale di un tronco di cono e, quando le macine sono accoppiate per la macinazione, i vertici di detti coni si trovano dalla stessa parte rispetto alla zona di macinazione.

Vantaggiosamente entrambe le dette superfici di finitura (112, 212) presentano sostanzialmente la stessa inclinazione.

In una preferita forma esecutiva, durante il funzionamento, una delle due macine à ̈ solidale al macinacaffà ̈ mentre l’altra ruota; nel disegno à ̈ rappresentata la macina femmina dotate di forature (15) atte a consentire il passaggio di mezzi di fissaggio, mentre la macina maschio presenta un foro assiale (25) atto ad alloggiare un albero rotante o altri mezzi atti a porre in rotazione detta macina maschio.

Secondo altre forme esecutive le macine possono essere poste in rotazione oppure tenute ferme, tramite opportuni mezzi di trasmissione della coppia ricavati sul corpo della macina.

Vantaggiosamente, il montaggio delle macine può essere realizzato in modo tale che la posizione di una delle due macine può essere registrata rispetto all’altra.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Coppia di macine per la macinazione di caffà ̈ o altro, comprendente una prima macina femmina (1) dotata di una superficie attiva interna assialsimmetrica (11), cooperante con una seconda macina maschio (2), dotata di superficie attiva esterna assialsimmetrica (21); detta seconda macina maschio (2) essendo posta in tutto o in parte all’interno di detta prima macina femmina (1); dette macine essendo capaci di moto rotatorio relativo, presentanti superfici attive coassiali e cooperanti fra loro e tali da formare, quando le macine sono accoppiate, una cavità d’ingresso (3) nella quale avviene l’introduzione del caffà ̈ in grani secondo una direzione (4) sostanzialmente assiale, caratterizzata dal fatto che l’uscita del caffà ̈ macinato avviene secondo direzioni sostanzialmente radiali (6) attraverso la sottile fessura circonferenziale (5) lasciata fra detta prima macina femmina (1) e detta seconda macina maschio (2).
2. 2. Coppia di macine come da rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che la superficie attiva (11) di detta prima macina femmina (1) comprende una superficie attiva di prefinitura (111), una superficie attiva di finitura (112) ed una su perficie d’ingresso (301).
3. 3. Coppia di macine come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la superficie attiva (21) di detta seconda macina maschio (2) comprende una superficie attiva di prefinitura (211) ed una superficie attiva di finitura (212);
4. 4. Coppia di macine come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che, per ciascuna macina, la superficie attiva di prefinitura à ̈ più vicina all’asse di quanto lo sia la superficie attiva di finitura.
5. 5. Coppia di macine come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che sia la superficie attiva interna di finitura (112) di detta prima macina femmina (1) che la superficie attiva esterna di finitura (212) di detta seconda macina maschio (2) hanno sostanzialmente la forma della superficie laterale di un tronco di cono.
6. 6. Coppia di macine come da una o più delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che entrambe le dette superfici di finitura (112, 212) presentano sostanzialmente la stessa inclinazione.
7. 7. Coppia di macine come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che, durante il funzionamento, una delle due macine à ̈ fissa rispetto al macinacaffà ̈ mentre l’altra ruota;
8. 8. Coppia di macine come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la macina che durante il funzionamento non ruota à ̈ collegata alla struttura del macinacaffà ̈ per mezzo di opportuni mezzi di fissaggio.
9. 9. Coppia di macine come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la posizione relativa delle due macine à ̈ registrabile.