ITTV20080139A1 - Dispositivo perforatore per capsule e macchina per la preparazione di bevande inglobante tale dispositivo. - Google Patents

Description

“Dispositivo perforatore per capsule e macchina per la preparazione di bevande inglobante tale dispositivo†.

* ;;DESCRIZIONE ;La presente invenzione si riferisce alle macchine per la preparazione di bevande che fanno uso di capsule ermeticamente sigillate contenenti la materia prima in forma di polvere, per esempio caffà ̈. ;Nel seguito si farà riferimento, per comodità di esposizione, alla preparazione di infuso di caffà ̈, in particolare caffà ̈ espresso, senza che ciò debba essere inteso in senso limitativo. ;In particolare la presente invenzione si riferisce a una macchina che utilizza una capsula del tipo descritto ad esempio nel brevetto europeo 1 608 569 a nome della stessa Richiedente (al quale si fa qui espresso riferimento). Questa capsula comprende un involucro in plastica stampata, sigillata superiormente da una lamina superiore perforabile, suddivisa in una camera superiore delimitata dalla predetta lamina superiore e da una parete di fondo, camera destinata a contenere una carica di polvere di caffà ̈, ed una camera inferiore o di infusione delimitata superiormente da detta parete di fondo ed inferiormente da una lamina sigillante perforabile (lamina inferiore). La comunicazione tra le due camere à ̈ assicurata da fori praticati nella predetta. ;Una macchina del genere, descritta nel brevetto europeo 1796 517 (anch’esso a nome della stessa Richiedente, al quale si fa ugualmente qui espresso riferimento), prevede una stazione od area di infusione dove la capsula subisce in sequenza una perforazione della predetta lamina inferiore ed una perforazione della lamina superiore. ;La macchina comprende un dispositivo perforatore in forma di leva sagomata ad L col fulcro all’estremità superiore e con un punzone all’altra estremità. Questa leva ha una posizione di riposo che non interferisce con la capsula ed una posizione di lavoro, raggiungibile grazie a un solenoide di azionamento, dove il punzone penetra dal basso verso l’alto nella capsula col risultato che la lamina inferiore viene perforata in modo da crearvi un’apertura o beccuccio di scarico dell’infuso di caffà ̈ che si forma nella camera di infusione.. ;Si procede poi alla foratura della lamina superiore e viene immessa acqua calda pressurizzata che imbibisce la prima polvere di caffà ̈ e passa nella camera inferiore della capsula (quella cioà ̈ compresa fra la parete di fondo e la lamina inferiore), camera la cui conformazione determina la formazione dell’emulsione di infuso di caffà ̈ ed aria, caratteristica del caffà ̈ espresso. Questo viene erogato attraverso il beccuccio direttamente in un sottostante recipiente di raccolta senza bagnare la leva (riportata in posizione di riposo da una molla di richiamo) né altre parti della macchina, evitando in tal modo i problemi di ordine meccanico ed igienico-sanitario connessi alle usuali macchine per la preparazione di caffà ̈ espresso. ;A fronte dell’indiscusso vantaggio conseguito con questa macchina e relativa capsula, sussiste il problema industriale consistente nel fatto che questa macchina, di costruzione relativamente complessa, può essere soggetta a malfunzionamenti, in particolare del solenoide di azionamento e del meccanismo di richiamo del dispositivo perforatore in forma di leva. Scopo principale della presente invenzione à ̈ realizzare un dispositivo di costruzione semplice e di basso costo per perforare la lamina inferiore di una capsula riempita con polvere di caffà ̈. ;Un altro scopo à ̈ realizzare una macchina per preparare ed erogare bevande comprendente questo dispositivo perforatore. ;Questi ed altri scopi sono ottenuti con un dispositivo perforatore ed una macchina come definita nella rivendicazione 1. ;In sintesi, secondo l’invenzione, una capsula viene inserita nella macchina in posizione verticale, intendendo con questa indicazione che la capsula à ̈ posizionata in modo che le lamine rispettivamente superiore ed inferiore siano disposte orizzontalmente e vengano impegnate da primi mezzi perforatori per quanto riguarda la lamina inferiore e da secondi mezzi di perforazione ed alimentazione di acqua calda sotto pressione per quanto riguarda la lamina superiore. L’inserimento delle capsule attraverso un sportello anch’esso verticale dotato di un mezzo di spinta sulla faccia interna. ;Chiudendo lo sportello il mezzo di spinta sposta la capsula verso la predetta stazione od area di infusione dove il bordo del fondo della capsula poggia su un collare. Durante questo spostamento, che à ̈ lineare, la capsula passa sopra un dispositivo perforatore della lamina di sigillatura inferiore azionandolo direttamente, senza intervento di alcun mezzo di azionamento. Nell’area di infusione agiscono i predetti mezzi di foratura della lamina di sigillatura superiore e di immissione di acqua calda pressurizzata nella capsula. Anche in questo caso, così come nel già menzionato brevetto europeo 1796 517, il dispositivo perforatore crea nella lamina inferiore un beccuccio per la diretta erogazione della bevanda nel recipiente di raccolta sottostante il collare dove poggia la capsula. ;In una forma preferita di realizzazione dell’invenzione il dispositivo perforatore à ̈ un elemento sagomato a forma di stella, dotata di bracci terminanti in punte taglienti ed imperniata centralmente su un perno ad asse orizzontale liberamente girevole. ;È proprio lo spostamento lineare della capsula a causare la penetrazione di una punta nella lamina di sigillatura inferiore e a creare il beccuccio, prima che la capsula arrivi nell’area di infusione dove non sussiste alcuna interferenza fisica fra l’erogazione della bevanda e il dispositivo perforatore. ;Le caratteristiche della presente invenzione e i conseguenti vantaggi sono meglio precisati nella seguente descrizione, fornita solo a titolo di esempio, con riferimento ai disegni allegati dove : ;• fig. 1 mostra in vista prospettica il complesso funzionale di una macchina per la preparazione di bevande secondo l’invenzione in condizione di riposo; ;• fig. 2 à ̈ una vista analoga alla fig. 1 con il complesso funzionale in funzione; ;• fig. 3 à ̈ una vista prospettica di un dispositivo perforatore secondo l’invenzione; ;• fig. 4 à ̈ una vista in pianta dall’alto parziale del complesso funzionale in cui opera detto dispositivo perforatore secondo l’invenzione; ;• fig. 5 à ̈ una sezione secondo la linea V-V di fig.1; ;• fig. 6 à ̈ una sezione parziale secondo la linea VI-VI di fig. 5 dove il dispositivo perforatore della capsula à ̈ mostrato nella condizione di riposo, ossia immediatamente prima che cominci a funzionare; ;• fig. 7 à ̈ una vista analoga alla fig. 6 dove il dispositivo perforatore della capsula à ̈ mostrato durante il suo funzionamento. ;In fig. 1 à ̈ mostrato il gruppo funzionale principale, cioà ̈ il sottoassieme di una macchina per la preparazione di caffà ̈ ed altre bevande che utilizza capsule, riempite con una dose di materia prima in forma di polvere, che preferibilmente sono del tipo presentato nel già menzionato brevetto europeo 1 608 569. Come spiegato più particolareggiatamente nel seguito con riferimento alla fig. 2, la capsula indicata con il riferimento 100 viene utilizzata nella macchina nella posizione verticale già definita. Il gruppo funzionale comprende una zona 10 di caricamento di una capsula 100, un dispositivo perforatore 40 (discusso più dettagliatamente in seguito), una zona di infusione 50 cooperante con un gruppo infusore 55 e uno scivolo 56 di scarico della capsula dopo l’uso. ;La zona di caricamento 10 della macchina comprende un vano sostanzialmente parallelepipedo 12 definito da : ;• una prima e una seconda apertura verticale 14 e 16 che mettono in comunicazione la zona di caricamento 10 rispettivamente con l’esterno della macchina e con la zona di infusione 50, ;• una parte leggermente bombata 17 di una parete superiore 18, ;• due pareti verticali laterali 21 che sono distanziate una dall’altra di poco di più del diametro esterno di una capsula 100 e presentano un gradino 23 ad un’altezza di poco superiore alla distanza fra il bordo inferiore e il bordo superiore della capsula, ;• una parete inferiore orizzontale 20 che presenta una feritoia 22 che si estende centralmente fra le due facce verticali aperte 14 e 16. ;La prima apertura 14 à ̈ provvista in una parete 24 che costituisce il frontale del gruppo funzionale. Uno sportello 30, dotato di una maniglia 28 e la cui cerniera 32 à ̈ sostenuta dalla parete frontale 24, serve a chiudere l’apertura 14. Secondo una caratteristica importante della presente invenzione, alla faccia interna del sportello 30 à ̈ rigidamente fissato un elemento di spinta 34, sotto forma di una appendice a sbalzo avente l’estremità 36, libera e rastremata – vedere fig. 1. Per semplicità lo sportello 30 viene mostrato solo nella vista complessiva delle figure 1 e 2. ;Il dispositivo perforatore 40 comprende un elemento 42 a forma di stella con punte taglienti 44 angolarmente equidistanziate : in questa forma di realizzazione le punte sono quattro e distanziate di 90° una dall’altra – vedere fig. 3 – ma potrebbero essere anche tre o più di quattro, in funzione dei parametri dimensionali della macchina e della capsula. Nel seguito di questa descrizione ciascuna punta à ̈ indicata con un suffisso letterale A…D aggiunto al numero di riferimento 44 per indicare la loro successione. L’elemento 42 a forma di stella à ̈ montato folle su un perno 43 ad asse orizzontale, soggetto all’azione di una coppia di molle 45 la cui funzione à ̈ spiegata di seguito. Le estremità del perno 43 sporgono attraverso rispettive asole 46 praticate in una coppia di pareti verticali 47 e le estremità inferiori delle molle 45 sono alloggiate in rispettive sedi 48 provviste in una base orizzontale 49 , parallela alla parete orizzontale inferiore 20 che definisce il vano 12. Le molle 45 mantengono l’elemento 42 a stella spinto verso l’alto in modo da far sporgere una o due delle punte taglienti 44 all’interno del vano 12, attraverso la feritoia 22 della base inferiore orizzontale 20, consentendo tuttavia all’elemento 42 di spostarsi verso il basso – vedere fig.4 e 5. ;La funzione principale delle molle 45 à ̈ quella di consentire alle punte del perforatore a stella di essere spinte verso il basso, esercitando una pressione opportuna quando si debba liberare il percorso delle capsule, ad esempio in presenza di una capsula difettosa oppure di una capsula non idonea al particolare complesso di infusione. ;La funzione delle molle à ̈ quindi quella di consentire interventi di emergenza. ;La zona di infusione 50 comprende una base 52 che sostanzialmente à ̈ la continuazione della parete inferiore orizzontale 20 del vano 12 ma presenta una apertura 54 e comprende inoltre un gruppo infusore 55, del quale fanno parte sia il dispositivo di foratura della lamina superiore della capsula sia i mezzi per l’immissione di acqua calda pressurizzata. Nella zona di infusione sono anche presenti mezzi per trattenere la capsula ferma durante l’infusione e per rilasciarla dopo l’uso. ;In questa condizione l’arrivo nella zona di infusione di una nuova capsula, sospinta dall’elemento di spinta 34, provoca lo spostamento di quella presente nella stessa zona di infusione verso uno scivolo di scarico 60 che si trova nella parte posteriore della macchina. Queste parti della macchina non sono qui descritte particolareggiatamente sia perché non formano oggetto della presente invenzione, come definita nelle successive rivendicazioni, sia perché descritte nel brevetto europeo 1 796 517 della stessa Richiedente, al quale (come detto più sopra) viene qui fatto espresso riferimento. ;Passando ora al funzionamento della macchina si fa riferimento al caso di una capsula del tipo oggetto del già menzionato brevetto europeo 1 608 569. La sola operazione richiesta all’utilizzatore à ̈ caricare una capsula 100 nel vano 12 attraverso l’apertura 14, in modo tale che il bordo superiore 102 della capsula sia in appoggio sul gradino 23 delle pareti verticali laterali 21, dopo di che si chiude lo sportello 30 con la maniglia 28. Tale condizione à ̈ mostrata in fig.2. ;Ovviamente l’utilizzatore deve anche in precedenza posizionare un recipiente di raccolta della bevanda, tipicamente una tazza (non mostrata), al di sotto della apertura 54 provvista sulla base 52 della zona di infusione 50. ;Per effetto della chiusura dello sportello 30, l’elemento di spinta 34 per mezzo dell’estremità libera 36 sposta la capsula 100 verso la zona di infusione 50 in una direzione orizzontale ortogonale all’asse del perno 43 dell’elemento a stella 42. ;Va tenuto presente che, in condizioni di riposo, (come mostrato in fig. 6), per effetto della spinta verso l’alto esercitata dalle molle 45, almeno una punta tagliente 44A dell’elemento a stella 42 del dispositivo perforatore 40 sporge attraverso la feritoia 22 dalla parete inferiore orizzontale 20 del vano di caricamento 12. All’inizio del movimento di spostamento della capsula 100, determinato dalla chiusura dello sportello 30, la superficie laterale 110 della capsula 100 urta contro la punta 44A (prima punta) sporgente nel vano 12 dalla parete inferiore 20, col risultato che l’elemento a stella 42 ruota intorno al perno 43 in senso antiorario, come indicato dalla freccia F in fig.6, fino a quando la prima punta 44A si porta a filo del piano della parete inferiore 20. Nel frattempo la susseguente punta 44B (seconda punta) à ̈ pervenuta dal basso al livello della feritoia 22 impegnando il fondo della capsula. ;Il dimensionamento dell’elemento a stella 42 (inteso come lunghezza dei bracci terminanti nelle punte taglienti 44) à ̈ tale per cui, quando ancora il bordo anteriore della capsula spinge in avanti il braccio 44A della stella, la parte centrale del fondo della capsula, viene a trovarsi al di sopra della seconda punta 44B. ;In questa condizione l’effetto combinato della spinta esercitata dal bordo anteriore della capsula sul braccio 44A della stella e della spinta verso l’alto delle molle 44 prevale cosicché l’elemento a stella 42 continua la rotazione secondo la freccia F, col risultato che la lamina inferiore 104 della capsula 100 viene perforata dalla punta 44B che crea un beccuccio 106 nel punto di perforazione. Nel frattempo la susseguente punta 44C (terza punta) arriva dal basso al livello della feritoia 22 ma senza sporgere per la presenza del fondo della capsula. ;Il tratto finale del movimento della capsula 100, la porta ad alloggiare nell’area di infusione 50 ;Senza soluzione di continuità con la formazione del beccuccio 106, il movimento prodotto dall’elemento di spinta 34 porta la capsula 100 nell’area di infusione 50 cioà ̈ in allineamento col gruppo infusore 55 e con l’apertura 54, al di sotto della quale à ̈ stato posizionato il recipiente di raccolta della bevanda. Conseguentemente, a seguito della foratura della lamina superiore 108 e della immissione di acqua calda pressurizzata dentro la capsula 100, la bevanda viene prodotta e istantaneamente erogata attraverso il beccuccio 106, senza toccare alcuna parte della macchina. ;Da questa descrizione risulta anche confermato che l’invenzione ottiene anche gli altri scopi precedentemente indicati, in particolarità la semplicità costruttiva e funzionale del dispositivo perforatore per il quale non à ̈ più necessario alcun azionamento attivo, ma opera unicamente come conseguenza della traslazione della nuova capsula introdotta nel vano di caricamento. ;Ne consegue un sostanziale incremento di affidabilità dell’intera macchina. ;Resta infine inteso che, nell’ambito delle successive rivendicazioni, la presente invenzione potrà avere differenti forme di realizzazione. ;Ad esempio, in luogo del perforatore a stella in pezzo unico mostrato in fig. 3, à ̈ possibile e prevedibile che le punte di perforazione siano montate su una catena a sua volta in ingranamento con uno o due pignoni, in modo da garantire la stessa funzionalità. ;Parimenti à ̈ prevedibile che i mezzi di spinta 34, anziché essere realizzati come elemento di spinta sporgente dallo sportello di chiusura del vano di caricamento delle capsule, siano realizzati in forma diversa, indipendente da tale sportello, mantenendo la funzione di provocare la traslazione della capsula caricata nel vano 12 fino alla zona di infusione in modo da azionare il dispositivo di perforazione. *

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la perforazione della lamina inferiore (104) di sigillatura di una capsula (100) riempita con materia prima in polvere per la preparazione di una bevanda, in modo da creare un beccuccio (106) di erogazione della bevanda in un recipiente di raccolta sottostante, detto dispositivo essendo associato ad una macchina per la preparazione di bevande comprendente una zona di caricamento (12) di capsule (100) ed una zona di infusione (50), il dispositivo di perforazione comprendendo almeno una punta perforante (44) mobile tra una posizione di riposo in cui à ̈ distanziata al di sotto della detta capsula ed una posizione operativa nella quale à ̈ penetrata in detta lamina in posizione centrale, caratterizzata da mezzi per il movimento di detta almeno una punta tra dette due posizioni concomitantemente ad una traslazione di detta capsula lungo un percorso orizzontale ortogonale a detto movimento di detta almeno una punta da detta posizione di riposo a detta posizione operativa, detta traslazione di detta capsula essendo causata da mezzi di spinta (30) agenti su detta capsula (100) all’atto della sua introduzione nella detta zona di caricamento.
2. 2. Dispositivo di perforazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di spinta consistono in un elemento (34) sporgente da uno sportello (30) atto a consentire l’accesso alla detta zona di caricamento e chiudere detta zona in modo che detto elemento di spinta (34) impegni la superficie laterale posteriore della capsula obbligandola ad effettuare detta traslazione.
3. 3. Dispositivo di perforazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per il movimento di detta almeno una punta consistono in mezzi per la rotazione di detta almeno una punta (44) da detta posizione di riposo a detta posizione operativa ed il successivo ritorno a detta posizione di riposo.
4. 4. Dispositivo di perforazione secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per il movimento di detta almeno una punta consistono in un elemento rotante a forma di stella (42) comprendente una pluralità di punte taglienti (44) sporgenti assialmente da un corpo centrale e distanziate angolarmente, ed in mezzi (45) atti a sollecitare cedevolmente detto corpo centrale verso la posizione in cui almeno una di dette punte sporge nel percorso di movimento di detta capsula in detta zona di caricamento.
5. 5. Dispositivo di perforazione secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto elemento rotante a forma di stella à ̈ montato folle su di un perno (43) ad asse orizzontale, avente estremità sporgenti attraverso asole (46) praticate in una coppia di pareti verticali di sostegno (47) situate al di sotto di detta zona di caricamento delle capsule, e detti mezzi (45) consistono in una coppia di molle che sollecitano detto perno (43) verso l’alto lungo dette asole (46) in modo che almeno una punta (44) sporga in un vano (12) formante detta zona di caricamento attraverso una feritoia (22) praticata in una parete di base orizzontale (20) di detto vano.
6. 6. Macchina per la preparazione di bevande utilizzando capsule (100) riempite con materia prima in polvere, del tipo comprendente una zona di caricamento delle capsule singolarmente ed una zona di infusione nella quale secondi mezzi di perforazione penetrano perforandola nella lamina superiore della capsula ed alimentano acqua calda sotto pressione all’interno della capsula formando la bevanda che viene scaricata attraverso un’apertura praticata mediante perforazione nella lamina inferiore di delimitazione della capsula, in cui in detta zona di caricamento viene anche effettuata la perforazione di detta lamina inferiore di chiusura della capsula, caratterizzata dal fatto di comprendere in corrispondenza di detta zona di caricamento un dispositivo di perforazione secondo ognuna delle rivendicazioni da 1 a 5.
7. 7. Macchina secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di spinta consistono nello sportello di accesso alla zona di caricamento delle capsule, detto sportello essendo internamente dotato di un elemento sporgente e rastremato verso l’estremità libera, quest’ultima essendo atta ad agire sulla e spingere la capsula appena introdotta in modo da effettuare una traslazione da detta zona di caricamento a detta zona di infusione