MX2012010060A - Percoladora acelerada de baja presión. - Google Patents
Percoladora acelerada de baja presión.Info
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Abstract
Un sistema de percolado (100) incluye un grupo de percolado (130) que tiene una cámara de percolado cilíndrica (132), un primer actuador (146) fijado a un montaje de pistón superior (140) que es movible para engranarse de manera sellante a un extremo de cámara de percolado, un segundo actuador (156) fijado a un montaje de pistón inferior (150) que se engrana de manera deslizable al extremo opuesto de la cámara de percolado: El montaje de pistón incluye un tubo de suministro de agua (151) que se engrana en un canal a través del pistón para suministrar agua caliente al a cámara de percolado. El montaje de pistón superior incluye un tubo de dispensación (141) que se engrana en un canal a través del pistón para acomodar la dispensación del líquido percolado. Un montaje de brazo deslizable se posiciona para remover la molienda usada del montaje de percolado. La modalidad actual incluye un contador (100), un embudo (112), un calentador de agua (114) y un montaje molinillo (120). Un dispensador de sabor opcional también se puede proporcionar.
Description
PERCOLADORA ACELERADA DE BAJA PRESIÓN
REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUD RELACIONADA
Esta solicitud reclama el beneficio de la
Solicitud Provisional No. 61/309,401, presentada el 1 de Marzo de 2010, cuya total divulgación se incorpora aquí mediante referencia.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La preparación del café, esto es, el proceso para la producción de una bebida usando el grano de café, requiere típicamente que se lleven a cabo cuatro pasos básicos: (i) los granos de café crudos se tuestan; (ii) los granos de café tostados se muelen; (iii) los granos de café molidos se percolan, e . , se mezclan con agua caliente durante un período de tiempo; y (iv) la bebida de café líquido se separa de la molienda no deseada. Pasos adicionales pueden incluir, por ejemplo, la adición de leche, edulcorante, saborizante, y/u otros aditivos al líquido percolado. Típicamente en la mayor parte del mundo, los granos de café tostados son comprados por el usuario, que después lleva a cabo los demás pasos. Se conocen varios sistemas de percolación de café en la materia, que van desde las percoladores personales tales como las cafeteras de goteo y las prensas francesas, a grandes sistemas comerciales usados para la producción de una serie vertiginosa de bebidas saborizadas de base espresso.
El café molido puede ser percolado en un número de maneras diferentes que se pueden categorizar en cuatro métodos básicos (como se comenta en http://en.wikipedia.org/wiki/Coffee_preparation) . Los cuatro métodos son (1) hervir, por ejemplo, colocar café molido en una taza y verter agua caliente- sobre la molienda, permitiendo que la molienda se asiente; (2) remojar, por ejemplo, colocar café molido en una prensa francesa y esperar algunos minutos antes de abatir el émbolo filtrado y verter el liquido percolado en una taza; (3) filtración, por ejemplo, percolado por goteo, en donde el café molido es colocado en un retenedor de filtro y el agua caliente gotea en el café molido hacia una jarra o similar; y (4) métodos de presión, para hacer espresso en donde el agua caliente, típicamente entre 91°C y 96°C es forzada bajo una presión de entre ocho y nueve atmósferas a través de una matriz o "disco" de café finamente molido.
Los diferentes métodos de percolado tienen varias desventajas. Por ejemplo, los métodos para hervir y remojar requieren algo de tiempo, típicamente de 4-7 minutos, para producir una bebida con sabor óptimo. Los métodos de filtración pueden ser más rápidos, pero no producen el café con cuerpo que prefieren muchos consumidores, y/o pueden requerir más café molido para producir un sabor aceptable. El espresso puede ser relativamente rápido, pero requiere de presiones relativamente altas (8-9 atmósferas) . Más aún, las altas presiones son típicamente producidas por vapor, y las temperaturas y presiones relativamente altas producen un sabor muy fuente y distinto que algunos consumidores pueden no preferir.
Consideraciones similares aplican a otras bebidas percolables, tales como tés y similares, que pueden ser percoladas de manera similar.
Existe una necesidad, por lo tanto, de un sistema y método para percolar café y otras bebidas que mantenga los beneficios asociados con el percolado de café molido que se suspende en el agua caliente, con el percolado rápido asociado con métodos de percolado a presión.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Este sumario se proporciona para introducir una selección de conceptos en una forma simplificada que se describen a mayor detalle más adelante en la Descripción Detallada. Este sumario no pretende identificar características clave de la materia de referencia reclamada, ni pretende ser usado como ayuda para la determinación del alcance de la materia de referencia reclamada .
Se divulga un grupo de percolado para un sistema de percolación de bebidas que incluye una cámara de percolado, por ejemplo, un bloque que tiene una apertura cilindrica en el mismo, un montaje de pistón inferior que se engrana de manera deslizable a un extremo inferior de la apertura cilindrica, y un montaje de pistón superior que está configurado para engranarse de manera deslizable al extremo superior de la apertura cilindrica. Un primer actuador es operable para mover el montaje de pistón inferior longitudinalmente a través de la apertura cilindrica, y un segundo actuador es operable para mover el montaje de pistón superior entre una posición de carga y una posición de percolado. En la posición de carga, el montaje de pistón superior se dispone encima de la apertura cilindrica y se gira. En la posición de percolado, el pistón superior engrana de manera sellante la apertura cilindrica. Un montaje de brazo deslizable se dispone en la superficie superior, y se fija con bisagras a un tercer actuador que está configurado para deslizar el montaje sobre la superficie superior de la cámara de percolado.
En una modalidad, el montaje de pistón inferior define un canal de flujo conectando asi de manera fluida la cámara de percolado con un tubo de suministro de agua externo.
En una modalidad, el montaje de pistón inferior y/o el montaje de pistón superior comprenden cada uno un primer miembro de pistón y un segundo miembro de pistón que está fijado de manera removible al primer miembro de pistón, y define cooperativamente una acanaladura periférica anular. Un anillo de sellado se dispone en la acanaladura periférica anular.. El (los) anillo (s) de sellado, por lo tanto, pueden posicionarse entre el primero y segundo miembro de pistón antes de su montaje, de tal forma que no es necesario estirarlo (s) al diámetro del miembro de pistón inferior o superior.
En una modalidad, el primer miembro de pistón define un canal de flujo, y el segundo miembro de pistón define una pluralidad de canales de flujo que conectan de manera fluida el canal de flujo del primer miembro de pistón, y un anillo en 0 sella la unión del canal de flujo.
En una modalidad, una placa perforada está fijada a una cara distal del segundo miembro de pistón de forma tal que se define una vía de flujo entre la cara distal del segundo miembro de pistón y la placa perforada.
En una modalidad, el primer y segundo actuador comprende montajes de tornillos guia.
En una modalidad, un brazo de palanca se define en el montaje de pistón superior y un miembro de resorte fijo se proporciona, que engrana el brazo de palanca a medida que se mueve de la posición de percolado a la posición de carga, y el engranado hace que el montaje de pistón superior gire lejos de la apertura cilindrica.
En otro aspecto, se divulga un método para la producción de una bebida percolable. Un grupo de percolado que tiene (i) una cámara de percolado que define una apertura cilindrica que tiene un primer extremo abierto y un segundo extremo abierto, (ii) un montaje de pistón inferior que se engrana de manera deslizable al primer extremo abierto de la apertura cilindrica, (iii) un montaje de pistón superior movible entre una posición de carga en donde el montaje de pistón superior está dispuesto encima de la apertura cilindrica y girado lejos de la apertura cilindrica, y una posición de percolado en donde el montaje de pistón superior se engrana de manera sellante al segundo extremo abierto de la apertura cilindrica, y (iv) un montaje de brazo deslizable configurado con un actuador, el montaje de brazo deslizable estando configurado para deslizarse sobre el segundo extremo abierto de la apertura cilindrica, en donde el montaje de barra deslizable está fijado con bisagras al actuador. El material percolable se deposita en la cámara de percolado, y el montaje de pistón superior se mueve de la posición de carga a la posición de percolado. Se inicia un flujo de agua caliente a través del montaje de pistón inferior hacia la cámara de percolado. Después de permitir el percolado del producto, una porción del liquido percolado es forzada hacia afuera de la cámara de percolado a través del montaje de pisón superior. El montaje de pistón inferior se mueve hacia arriba para comprimir el material entre el montaje de pistón superior y el montaje de pistón inferior. El montaje de pistón superior después se mueve a la posición de carga y el montaje de pistón inferior se mueve para estar al ras con el extremo superior de la cámara de percolado. El montaje de brazo deslizable después es activado para remover el material percolable del montaje de pistón inferior.
Un sistema que usa el grupo de percolado se divulga, que adicionalmente comprende un embudo configurado para dispensar los granos de café, un molinillo configurado para recibir los granos de café del embudo y para dispensar café molido, y un depósito de agua caliente que incluye un elemento de calentamiento interno; y un controlador programable operablemente conectado para controlar la operación del embudo, el molinillo, el depósito, el primer actuador, el segundo actuador, y los medios deslizables.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Los aspectos que anteceden y muchas de las ventajas para el operador de esta invención, serán más fácilmente apreciadas mientras la misma sea mejor entendida en referencia a la siguiente descripción detallada, cuando se toma junto con los dibujos que se acompañan, en donde: ·
La Figura 1 es una vista ambiental en perspectiva frontal derecha de un sistema de percolado de bebidas de acuerdo con la presente invención.
La Figura 2 es una vista en perspectiva posterior derecha del sistema de percolado de bebidas mostrado en la Figura 1;
La Figura 3 es una vista en planta del sistema de percolado de bebidas mostrado en la Figura 1, con algunos paneles externos removidos para exponer los componentes interiores ;
La Figura 4 es una vista en perspectiva que muestra el grupo de percolado para el sistema de percolado de bebidas mostrado en la Figura 1;
La Figura 5A es una vista en planta superior del montaje de pistón superior del grupo de percolado mostrado en la Figura 4; La Figura 5B es una vista seccional a través de la sección 5B-5B del montaje de pistón superior; la Figura 5C es una vista esquemática de un montaje de pistón superior; y la Figura 5D es una vista detallada del montaje de pistón superior:
La Figura 6A es una vista inferior del montaje de pistón inferior del grupo de percolado mostrado en la Figura 4; la Figura 6B es una vista de sección a través de la sección 6B-6B del montaje de pistón inferior, y la Figura 6C es una vista esquemática del montaje de pistón inferior;
Las Figuras 7A-7E ilustran el grupo de percolado mostrado en la Figura 4 con la cámara de percolado parcialmente cortada, en varias posiciones durante el ciclo de percolado;
Las Figuras 8A-8E ilustran la operación de la tolva para el sistema de percolado mostrado en la Figura 1; y
La Figura 9 es un diagrama hidráulico de una percoladora ejemplar para un montaje de percolado de acuerdo con la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Una modalidad particular de un sistema de percolado de acuerdo con la presente invención, será ahora descrita con referencia a lás figuras, en donde los números iguales indican partes iguales. Las Figuras 1 y 2 muestran vistas ambientales en perspectiva de un sistema de percolado (100) de acuerdo con la presente invención, teniendo un embudo (102) dispuesto en la parte superior del sistema (100) y reteniendo una jarra (90) en el área de' dispensación (104) . Un panel de selección de bebidas (106) se muestra generalmente encima del área de dispensación (104) . Se contempla que el embudo pueda definir una pluralidad de compartimentos seleccionables que contienen diferentes materiales percolables, por ejemplo, diferentes tipos de especias o granos de café. Por ejemplo, el panel de selección de bebidas (106) puede dar a los usuarios la opción de seleccionar un tamaño de bebidas (ej . , 354.88, 473.17 ó 591.47 mililitros), entre opciones de bebidas (ej . , café regular, café descafeinado, té) y/o entre saborizantes u otras opciones de aditivos (ej . , crema, edulcorante, sabores de jarabe) .
El sistema de percolado (100) puede ser adecuado para la percolación de varios materiales percolables, tales como café molido, té o similares. Aunque la siguiente discusión se puede referir específicamente a sistemas de percolado de café en lugares, . se entenderá que las enseñanzas de la presente invención pueden ser aplicadas de manera similar a otros sistemas de percolado, incluyendo sistemas de percolado de té.
La Figura 3 muestra una vista superior del sistema de percolado (100) con el embudo (102) y ciertos paneles superiores removidos para exponer componentes internos. En esta modalidad, el sistema de percolado (100) incluye un controlador de grupo de percolado (110), un suministro de corriente (112), un controlador de saborizante (116) opcional, y un depósito/calentador de agua (114). Un montaje de molinillo (120) que comprende dos molinillos (122, 124) está posicionado para recibir el producto, por ejemplo, granos de café, del embudo (102) . El producto percolable del montaje de molinillo (120) es expulsado a través de una base de tolva compartida (126), y un montaje de tolva (160).
Un grupo de percolado (130) es sondeado para recibir agua caliente del depósito (114) y configurado para recibir producto percolable del montaje de molinillo (120). La Figura 4 es una vista en perspectiva de un grupo de percolado ejemplar (130) de acuerdo con la presente invención. El grupo de percolado (130) incluye una cámara de percolado cilindrica (132), actualmente formada con un mango cilindrico dispuesto en un montaje de bloque (131) . La cámara de percolado (132) se posiciona para recibir el café molido del montaje de molinillo (120) (Figura 3). En una modalidad actualmente preferida, la cámara de percolado define un volumen cilindrico de entre 5.08 centímetros y 8.89 centímetros de diámetro, y una altura de entre 6.35 centímetros y 12.7 centímetros.
Un montaje de brazo deslizable (134) es dispuesto de manera deslizable sobre la cámara de percolado (132), y está configurado para empujar la molienda usada u otro material percolado fuera del montaje de bloque (131) . En esta modalidad, el montaje de brazo deslizable (134) incluye un brazo en forma de C (134A) que se extiende a través del ancho de la cámara de percolado (132) . Los bordes transversales inferiores del brazo en forma de C (134A) están biselados. El brazo (134A) está fijado de manera conducible a un sub-montaje de brazo de conducción (134B). El submontaje de brazo de conducción (134B) es movible de manera lineal por un actuador (134C) de forma tal que el brazo con forma de C (134A) es controlablemente móvil a través de la superficie superior del montaje de bloque (131) . En la modalidad actual, el actuador (134C) comprende un sistema de engranaje helicoidal activado por motor eléctrico con una banda dentada (no mostrado) que se engrana de manera conducible al sub-montaje de brazo de conducción (134B) .
Aunque no se requiere para la presente invención, el actuador (134C) y los actuadores de pistón comentados más adelante, están preferentemente configurados con codificadores (no mostrados) para activar el posicionamiento preciso de los varios elementos. En una modalidad actual, se proporcionan sensores/codificadores giratorios en los motores de conducción, y los sensores/codificadores lineales se proporcionan en los ejes de conducción, para activar el control posicional preciso. Sensores ejemplares son sensores de efecto Hall con magnetos .
Un aspecto novedoso del montaje de brazo deslizable (134) ilustrado es la flexibilidad del montaje, el cual proporciona un mecanismo muy confiable y efectivo para la remoción del café molido usado, como se comenta más adelante. En particular, el sub-montaje de brazo de conducción (134B) se desliza a lo largo de una superficie superior del actuador (134C), e incluye una conexión de bisagras cargada por resorte (134D) . Una porción del sub-montaje de brazo de conducción (134B) se extiende detrás del brazo con forma de C (134A) (ver Figura 7E) y se conecta al mismo con un pivote (134E). La flexibilidad del montaje de brazo deslizable (134) proporciona un mecanismo muy confiable para raspar la molienda usado del montaje de bloque (131) .
El grupo de percolado (130) incluye, además, un montaje de pistón superior (140) que está fijado de manera girable a un brazo de soporte superior (142). El montaje de pistón superior (140) es movible entre una posición de carga (mostrada en la Figura 4) y una posición de percolado (Figura 7B) como se comenta anteriormente, y tiene el tamaño y configuración para engranarse de manera sellante a la cámara de percolado (132) desde un extremo superior abierto de la cámara (132). El montaje de pistón superior (140) incluye un tubo de dispensación (141) que dispensa la bebida percolada. El montaje de pistón superior (140) se describe a mayor detalle más adelante.
El brazo de soporte superior (142) está fijado a un actuador lineal. En esta modalidad, el actuador lineal es un primer montaje de tornillo guia (146) que comprende un tornillo guia (146A) que es selectivamente y programablemente activado por un motor eléctrico (146B) . Un montaje de banda de conducción (146C) se conecta al motor (146B) con el tornillo guia (146A). Una cubierta protectora (146D) se dispone debajo del tornillo guia (146A) y se configura para recibir y alojar parcialmente el extremo distal del tornillo guia (146A) durante la operación. Como se comenta a mayor detalle más adelante, el montaje de pistón superior (140) está configurado para girar desde la posición de percolado cuando se engrana a la cámara de percolado (132), a la posición de carga, en donde el montaje de pistón superior (140) se gira lejos de la cámara de percolado (132), para proporcionar mejor acceso para cargar material percolable en la cámara de percolado (132) y para evitar la interferencia con el montaje de brazo deslizable (134). Las personas expertas en la materia apreciarán que el montaje de pistón superior girable (140) reduce la altura o espacio principal requeridos por el grupo de percolado (130) .
El grupo de percolado (130), además, incluye un montaje de pistón inferior (150) que está fijado de manera giratoria a un brazo de soporte inferior (152). El montaje de pistón inferior (150) tiene el tamaño y está configurado para engranarse de manera sellante a la cámara de percolado (132) desde un extremo inferior abierto de la cámara (132), e incluye un tubo de suministro de agua (151) . El montaje de pistón inferior (150) se describe a mayor detalle más adelante. El brazo de soporte inferior (152) está fijado a un actuador lineal, que en esta modalidad comprende un segundo montaje de tornillo guia (156), similar a, e invertido en relación con, el primer montaje de tornillo guia (146) anteriormente descrito. El segundo montaje de tornillo guia (156) incluye un tornillo guia (156A) a través de un montaje de banda de conducción (156C). Una cubierta protectora (156D) también se proporciona para recibir la porción distal¦ del tornillo guia (156?) durante la operación. Aunque, como se describe más adelante, el montaje de pistón inferior (150) no se desengrana de la cámara de percolado (132) durante el ciclo de percolado, en la modalidad preferida el montaje de pistón inferior (132) está fijado de manera giratoria al brazo de soporte inferior (152), que está configurado para activar el montaje de pistón inferior (150) para que se mueva lejos de la cámara de percolado (132) . Esto proporciona ventajas en la limpieza y servicio del sistema (100) .
Los montajes de tornillos guia (146, 156) incluyen, además, una ranura guia (135) y una espiga antirotación (136) (sólo un dispositivo anti-rotación (135, 136) visible en la Figura 4) para asegurar que el pistón correspondiente se mueva sólo longitudinalmente.
La Figura 5A muestra una vista superior del montaje de pistón superior (140) ; la Figura 5B muestra una sección transversal del montaje de pistón superior (140) a través de la sección 5B-5B; y la Figura 5C muestra una vista esquemática del montaje de pistón superior (140) . El montaje de pistón superior (140) define un pistón que tiene un primer miembro de pistón (140A) que está configurado para fijarse giratoriamente al brazo de soporte superior (142) e incluye un brazo de palanca fijo (140B) para facilitar el giro del montaje de pistón (140) . Como se puede ver en la Figura 4B, un canal (140C) está definido desde una cara frontal del primer miembro de pistón (140A) y se extiende a una cara inferior (140F) . En la presente modalidad, el canal (140C) incluye dos segmentos rectos y una apertura de extremo distal más grande en la cara inferior. El tubo de dispensación (141) está fijado al primer miembro de pistón (140A) con un ajuste de medio cartucho (140C) y un anillo en 0 (140E), para engranar de manera fluida y sellante el canal (140C) . Un alojamiento con forma (140F) define la cara inferior del primer miembro de pistón (140A) .
Un segundo miembro de pistón (143A) está configurado para anidarse con y engranarse al alojamiento con forma (140F) como puede verse más claramente en la Figura 5B. El segundo miembro de pistón (143A) está fijado de manera removible al primer miembro de pistón (140A) con una pluralidad de sujetadores (143B) (Figura 5C) . Una pluralidad de canales (143C) se extienden a través del segundo miembro de pistón (143A) y engranan de manera fluida el canal (140C) en el primer miembro de pistón (140A) . Un anillo -en O (143D) se proporciona para sellar la conexión entre el canal (140C) y la pluralidad de canales (143C) . Los canales (140C, 143C) por lo tanto, definen cooperativamente una pluralidad de vías de flujo que se extienden desde la cara inferior del segundo miembro de pistón (143A) al tubo de dispensación (141) .
El primero y segundo miembros de pistón (140A, 143A) definen un canal anular externo entre ellos que tiene el tamaño y configuración para recibir y. retener un anillo de sellado (147) que está configurado para engranar la cámara de percolado cilindrica (132) . Una ventaja en particular de la construcción de dos miembros del montaje-de pistón superior (140) es que el sello de anillo (147) no tiene que estirarse a través del diámetro del pistón externo para engranarse a la cámara anular. Los expertos en la materia apreciarán que esto permite el uso de un material más rígido para el sello de anillo (147) y evita el riesgo de deformación plástica del sello de anillo (147), lo que debe proporcionar un sello para la bebida percolada caliente y engranar y desengranar repetidamente la cámara de percolado (132) .
Una placa perforada (148) es fijada de manera removible a la cara inferior del segundo miembro de pistón (143A) con un sujetador (149) . En la modalidad actual, la cara inferior del segundo miembro de pistón (143A) está configurada con una pluralidad de estrías intermitentes (143E) que mantienen a la placa perforada (148) alejada de la cara inferior del segundo miembro de pistón (143A) para facilitar el flujo de líquido hacia los canales (143C) . La placa perforada (148) también puede ser provista con un filtro de micromalla (148A) reemplazable, o similares.
La Figura 5D muestra una vista lateral fragmentaria del montaje de pistón superior (140) en la posición girada o de carga. En la posición de carga, el montaje de pistón superior (140) se gira lejos de la cámara de percolado (132) . En la modalidad actual, el brazo de palanca fijo (140B) se engrana a un miembro de resorte angular (145) a medida que el montaje de pistón superior (140) es movido' hacia arriba. El miembro de resorte angular (145) está posicionado de forma tal que el brazo de palanca fijo (140B) hace que el pistón gire alrededor de la espiga del pivote (142A) a medida que se engrana y viaja a través del miembro de resorte angular (145) . Cuando el montaje de pistón superior (140) se mueve hacia abajo durante el ciclo de percolado, el puntal para el miembro de resorte angular (145) se engrana al brazo de palanca fijo (140B), haciendo que el montaje de pistón superior (140) gire de regreso hacia la posición de percolado vertical, como se comenta a mayor detalle más adelante.
La Figura 6A muestra una vista inferior del montaje de pistón inferior (150) ; la Figura 6B muestra una vista seccional del montaje de pistón inferior (150) a lo largo de 6B-6B; y la Figura 6C muestra una vista esquemática del montaje de pistón inferior (150) . El montaje de pistón inferior (150) incluye un primer miembro de pistón (150A) configurado para fijarse al brazo de soporte inferior (152) (Figura 4) . Como puede verse más claramente en la Figura 6B, un canal (150C) se extiende desde una apertura inferior en el primer miembro de pistón (150A) a una cara superior (150F) . El tubo de suministro de agua (151) está fijado al primer miembro de pistón (150?) con un ajuste de medio cartucho (150D) y anillo en 0 (150E) para engranar el canal (150C) de manera fluida y sellante. Un alojamiento con forma (150F) define la cara superior del segundo miembro de pistón.
Un segundo miembro de pistón (153A) está configurado para anidarse con y engranarse al alojamiento con forma (150F), y está fijado de manera removible con una pluralidad de sujetadores (153B) . Una pluralidad de canales (153C) se extienden a través del segundo miembro de pistón (153A) y engranan de manera fluida el canal (150C) en el primer miembro de pistón (150A) . Un anillo en 0 (153D) se proporciona para sellar la conexión. Los canales (150C, 153C) por lo tanto, definen cooperativamente una pluralidad de vias de flujo que se extienden desde el tubo de suministro de agua (151) la cara superior del segundo miembro de pistón (153A) .
Al igual que con el montaje descrito anteriormente, el primero y segundo miembros de pistón (150A, 153A) están configurados para recibir y retener un anillo de sellado (157) entre ellos, que engrane la cámara de percolado (132) . Opcionalmente, el segundo miembro de pistón (153A) puede, además, incluir un anillo rascador (153E) . Una malla del pistón inferior (158) está fijada de manera removible al segundo miembro de pistón (153A) con un sujetador (159) .
La operación del grupo de percolado (130) será ahora descrita con referencia a las Figuras 7A-7E, las cuales ilustran el grupo de percolado (130) aislado con una porción de la cámara de percolado (132) cortada, en varias etapas del ciclo de percolado. También refiérase la Figura 3 para los componentes referenciados no mostrados en las Figuras 7A-7E para claridad. Se contempla que la operación de los componentes del sistema de percolado (100) serán controlados automáticamente por el controlador (110) y los sistemas relacionados, en respuesta a la solicitud especifica de bebida ingresada por un usuario desde el panel de selección de bebidas (106) . Los medios alternos para ingresar una solicitud de bebida también están contemplados, por ejemplo, usando un sistema de ingreso de bebidas remoto que están en comunicación de señal con el sistema de percolado (100), inalámbricamente (ej., usando RF, Bluetooth® o similares) o usando un sistema de lectura de tarjeta, o similares.
La Figura 7A muestra el grupo de percolado (130) en posición para recibir un material percolable, por ejemplo, café molido del montaje de molinillo (130) . El montaje de pistón inferior (150) se engrana de manera sellante a la cámara de percolado (132), posicionada cerca del extremo inferior de la cámara (132) por el segundo montaje de tornillo guia (156) . El montaje de pistón superior (140) se posiciona hacia arriba lejos de la cámara de percolado (132) por el primer montaje de tornillo guia (146) , y se gira a la posición de carga, como se comenta anteriormente. El material percolable del montaje de molinillo (120) se recibe en la cámara de percolado (132) .
Como se ilustra en la Figura 7B, el montaje de pistón superior (140) se mueve a la posición de percolado para engranarse de manera sellante con un extremo superior de la cámara de percolado (132) . A medida que el montaje de pistón superior (140) se mueve hacia abajo, gira a una orientación vertical o posición de percolado. Se contempla que la posición vertical del montaje de pistón inferior (150) también se pueda ajustar, por ejemplo, para acomodar el tamaño de bebida seleccionado. Por ejemplo, si se selección una bebida "pequeña" o de "236 mi.", el montaje de pistón inferior (150) se puede mover hacia arriba en la cámara de percolado (132) . Las válvulas (no mostradas) están posicionadas para cerrar el egreso de líquidos de la cámara de percolado (132), y para conectar de manera fluida el depósito de agua caliente (114) al tubo de suministro de agua (151), para iniciar el flujo de agua caliente a través del montaje de pistón inferior (150) y hacia la cámara de percolado (132) . Preferentemente, la presión de agua se mantiene al valor deseado para optimizar la calidad y/o velocidad de percolado. Preferentemente, una presión nominal en el rango entre 0.48 y 4.79 kPa se mantiene, y más preferentemente, en el rango de 0.96-2.87 kPa para café, o en el rango de 0.48-2.39 kPa para otros productos percolables, tales como té.
Cuando se han provisto la cantidad de agua deseada y la presión deseada, el suministro de agua puede ser opcionalmente detenido para proporcionar un tiempo de percolado deseado. Los expertos en la materia apreciarán que la cámara de percolado presurizada (132), aunque menor en presión que las cafeteras de espresso, acelerará, sin embargo, el proceso de percolado en comparación con los sistemas de la técnica previa en los que la cámara de percolado no está presurizada. En la modalidad actual, el suministro de agua presurizado del depósito/calentador está regulado para proporcionar una presión deseada. Se contempla que la presión regulada pueda ser de entre 0.48-4.79 kPa.
En una primera modalidad o modo de operación del sistema (100), el flujo de agua es resumido (o mantenido) y una válvula dispensadora (no mostrada) es abierta para iniciar el flujo de bebidas percoladas a través de los canales del montaje de pistón superior (140C, 143C) al tubo de dispensación (141) y después, finalmente dispensada a la taza, jarra u otro contenedor (90) . En un segundo modo de operación alternativo, .el montaje de pistón inferior (150) se mueve hacia arriba a través de la cámara de percolado
(132) para hacer que el liquido percolado fluya a través del montaje de pistón superior (140) y al tubo de dispensación (141) .
El primer modo de operación producirá una calidad diferente de bebida que el segundo modo debido a que la molienda no está comprimida hasta después de que la bebida del usuario se ha dispensado. Por lo tanto, los componentes del café (o té) liberados en el proceso de compresión no serán dispensados al usuario. Sin embargo, el sistema debe disponer después del liquido remanente en la cámara de percolado (132) .
La Figura 7C muestra el grupo de percolado (130) en donde el montaje de pistón inferior (150) se ha movido hacia arriba en parte a través de la cámara de percolado
(132). En el primer modo de operación, una o más válvulas
(no mostradas) redirigen el flujo a un drenaje que preferentemente está conectado al sistema (100). En el segundo modo de operación, el movimiento hacia arriba del montaje de pistón inferior (150) dispensa el liquido percolado. En cualquier caso, el material percolado ahora usado es comprimido entre el montaje de pistón superior
(140) y el montaje de pistón inferior (150), de forma tal que una porción significativa del agua es removida.
Haciendo referencia ahora a la Figura 7D, el montaje de pistón superior (140) se mueve hacia arriba para desengranarse de la cámara de percolado (132) y gira a la posición de carga. El montaje de pistón inferior (150) se mueve hacia arriba de forma tal que el pistón quede aproximadamente al ras con la superficie superior del montaje de bloque (131) . Toda la molienda usada se posiciona, por lo tanto, para ser removido, y el montaje de pistón superior (140)' se mueve hacia afuera del camino del montaje de brazo deslizable (134) .
La Figura 7E muestra el montaje de brazo deslizable (134) después de deslizar el brazo con forma de C (134A) a lo largo de la cámara de percolado (132) para remover la molienda usado. El sistema (100) puede incluir un depósito o tolva interna para los molidos usados, o puede estar posicionado sobre un depósito externo para recibir los molidos. El montaje de brazo deslizable (134) puede después ser retractado, para regresar a la posición lista mostrada en la Figura 7A.
El beneficio de la flexibilidad del montaje de brazo deslizable (134) será ahora apreciado. El montaje de brazo deslizable (134) es capaz de sobrepasar ciertos obstáculos mientras que remueve de manera efectiva los molidos usados. Por ejemplo, si el montaje de pistón inferior (150) se extiende a una posición ligeramente más alta que la superficie superior del montaje de bloque (131), la conexión de bisagra cargada por resorte (134D) permite que el submontaje de brazo de conducción (134B) se ajuste a medida que el borde biselado del brazo con forma de C (134A) se encuentra con el pistón. Más aún, debido a que el submontaje de brazo de conducción (134B) se engrana de manera giratoria con el brazo con forma de C (134A) en o cerca del centro del brazo, el brazo (134A) mantendrá una fuerza de engranaje y descendente relativamente uniforme en el montaje de pistón inferior (150) , para remover efectivamente los molidos usados.
Las Figura 8A-8E ilustran el movimiento del montaje de tolva y el montaje de pistón superior (140) a medida que el montaje de pistón superior (140) se mueve desde la posición de carga a la posición de percolado. La Figura 8A muestra el montaje de pistón superior (140) en la posición de carga con el brazo de soporte superior (142) en o cerca de su posición predominante. Un montaje de tolva (160) está giratoriamente fijado a la base de la tolva (126) . En esta modalidad, un miembro de tolva superior (162) está giratoriamente fijado y sesgado hacia afuera (en el sentido contrario a las manecillas del reloj en las Figuras 8A-8E) con un montaje de pivote superior (161). El miembro de tolva superior (162) tiene una sección transversal con forma de U generalmente invertida con paredes laterales que se extienden hacia abajo. Un miembro de tolva inferior (164) está fijado de manera giratoria y sesgado hacia afuera (en el sentido contrario a las manecillas del reloj en las Figuras 8A-8E) debajo del miembro de tolva superior (162) con un montaje de pivote inferior (163). El miembro de pivote inferior tiene una sección transversal con forma de U generalmente, invertida con paredes laterales que se extienden hacia arriba que se superponen al miembro de tolva superior (162). Se apreciará que en la posición de carga, el montaje de tolva (160) está configurado para dirigir el material percolable tal como molienda de café, directamente y de manera limpia hacia la cámara de percolado (132), mientras que evita que la molienda sea inadvertidamente esparcida a otras locaciones en el sistema.
La . Figura 8B muestra el montaje de pistón superior (140) con el brazo de soporte superior (142) movido hacia abajo una distancia corta, a medida que el brazo de palanca fijo (140B) del miembro de pistón superior (140) se engrana con el miembro de resorte (145) y empieza a girar hacia una orientación vertical.
La Figura 8C muestra el montaje de pistón superior (140) con el brazo de soporte superior (142) movido hacia la posición de percolado. El montaje de pistón superior (140) ha girado más hacia una orientación vertical debido al engranado del brazo de palanca fijo (140B) con el miembro de resorte (145) . Una placa de impacto (144) fijada a una cara del montaje de pistón superior (140) en esta posición, ahora se engrana con el miembro de tolva inferior (164), y empieza a girar el miembro de tolva inferior (164) fuera del camino, contra el sesgo del montaje de pivote (163) .
La Figura 8D muestra el montaje de pistón superior (140) con el brazo de soporte superior (142) movido hacia abajo una distancia adicional. El montaje de pistón superior (140) ahora ha girado a una posición vertical, y el brazo de palanca fijo (140B) se engrana a un alto (165) en el brazo de soporte superior (142), el cual evita que el montaje de pistón superior (140) gire más.
La Figura 8E muestra el montaje de pistón superior (140) con el brazo de soporte superior (142) movido hacia abajo a la posición de percolado en donde el montaje de pistón superior (140) se engrana de manera sellante con la cámara de percolado (132) como se comenta anteriormente. El miembro de resorte (145) es forzado fuera del camino por el brazo de palanca fijo (140B), contra el sesgo del miembro de resorte (145) . Se apreciará que la cinemática inversa girará el montaje de pistón superior (140) a la posición de carga cuando el brazo de soporte superior (142) se mueve hacia arriba.
La Figura 9 muestra un diagrama hidráulico para una modalidad del sistema de percolado (100) , mostrando aspectos adicionales opcionales del sistema. La presente invención será implementada típicamente en un sistema automatizado que proporciona preferentemente parámetros seleccionadles por el usuario. Por lo tanto, la información del sensor y varios elementos de control, tales como el calentador, válvulas, elementos de despliegue y similares, proporcionarán típicamente datos a una computadora o sistema de control de a bordo y/o recibirán señales de control del sistema de control. El sistema de control computarizado incluirá típicamente una unidad de procesamiento, componentes de generación y recepción de señal, elementos de memoria, y similares, como se conocen bien en la materia.
En esta modalidad, el agua entra a través de un sistema de filtración de agua (200) y puede incluir una válvula de revisión (202) para evitar el reflujo, y una válvula manual (204). Un regulador de presión (206) y un medidor de flujo (208) se proporcionan de manera ascendente al depósito/calentador de agua (114), que incluye un elemento de calentamiento interno (114A). El depósito/calentador de agua (114) está configurado con sensores y controles adecuados, por ejemplo, una sonda de temperatura (210), sonda de nivel de agua (212), e interruptor de limite alto (214). Una válvula de agua caliente (216) se puede proporcionar para permitir la dispensación de agua caliente directamente, sin ir a través del grupo de percolado (.130) . Una válvula de percolado (218) .es operable para dirigir el agua caliente al grupo de percolado (130), y puede, además, engranarse a un medidor de agua (220), y válvula de liberación depresión (224) con una válvula de expansión (226) a un drenaje.
Un sistema de sabor opcional (130) incluye una selección de saborizantes (232) que se pueden bombear (234) de manera controlable a un bloque de jarabe (236) para ser mezclados con el liquido de café percolado antes de dispensarlo a la jarra (90) u otro contenedor. Una válvula de derivación (236) puede ser engranada si no se seleccionó ningún saborizante. En el primer modo de operación como se comenta anteriormente, una cantidad relevante de liquido percolado no es dispensada, si no que en su lugar es expulsada de la cámara de percolado (132) por el montaje de pistón inferior (150) después de dispensar la bebida del usuario. Este liquido puede ser dirigido a un drenaje a través de la válvula de drenado (222) .
De la anterior descripción, se apreciará que el sistema actualmente preferido proporciona un flujo de liquido a través de la cámara de percolado (132) que es iniciado cuando el agua caliente entra a través del montaje de pistón inferior (150) en el fondo de la cámara de percolado (132), y el liquido percolado sale a través del montaje de pistón superior (140). Aunque no se prefiere, será aparente para las personas con conocimientos en la materia que con cambios sencillos, la presente invención puede ser practicada con el flujo del liquido dándose en la dirección opuesta.
Mientras que se han ilustrado y descrito modalidades ilustrativas, se apreciará que se pueden hacer varios cambios a las mismas sin apartarse del espíritu y alcance de la invención.
Claims (24)
1. Un grupo de percolado que comprende: (a) una cámara de percolado que. tiene una superficie superior y una apertura cilindrica con un primer extremo abierto y un segundo extremo abierto; (b) un montaje de pistón inferior con el tamaño y configuración para engranarse de manera deslizable a un primer extremo abierto de la cámara de percolado; (c) un primer actuador fijado al montaje de pistón inferior y operable para mover el montaje de pistón inferior longitudinalmente a través de la apertura cilindrica; (d) un montaje de pistón superior con el tamaño y configuración para engranarse de manera sellante al segundo extremo abierto de la cámara de percolado; (e) un segundo actuador fijado al montaje de pistón superior y operable para mover el montaje de pistón superior entre (i) una posición de carga en donde el montaje de pistón superior está dispuesto encima de la cámara de percolado y es girado lejos de la cámara de percolado, y (ii) una posición de percolado en donde el montaje de pistón superior se engrana de manera sellante a la cámara de percolado;' (f) los medios para girar el montaje de pistón superior lejos de la cámara de percolado cuando el segundo montaje de pistón se mueve a la posición de carga; (g) un montaje de brazo deslizable que tiene un brazo rascador dispuesto de manera deslizable en la superficie superior de la cámara de percolado; y (h) un tercer actuador operable para mover el brazo rascador a través de la superficie superior de la cámara de percolado a lo largo del segundo extremo abierto de la cámara de percolado, en donde el brazo rascador está fijado con bisagras al tercer actuador.
2. El grupo de percolado de la reivindicación 1, caracterizado porque el montaje de pistón inferior define un canal de flujo en el mismo que conecta de manera fluida la cámara de percolado con un tubo de suministro de agua externo.
3. El grupo de percolado de la reivindicación 2, caracterizado porque el montaje de pistón inferior comprende un primer miembro de pistón y un segundo miembro de pistón que está fijado de manera removible al primer miembro de pistón.
4. El grupo de percolado de la reivindicación 3, caracterizado porque el primer miembro de pistón y el segundo miembro de pistón define de manera cooperativa una acanaladura periférica anular, y además, comprende un anillo sellador dispuesto en la acanaladura periférica anular, en donde el anillo sellador está configurado para engranar de manera sellante la cámara de percolado.
5. El grupo de percolado de la reivindicación 1, caracterizado porque el montaje de pistón superior comprende un primer miembro de pistón que está fijado al segundo actuador, un segundo miembro de pistón que está fijado de manera removible al primer miembro de pistón, el primer y segundo miembro de pistón definiendo de manera cooperativa un canal anular, y un sello anular dispuesto en el canal anular.
6.. El grupo de percolado de la reivindicación 5, caracterizado porque el primer miembro de pistón define un canal de flujo en el mismo, y el segundo miembro de pistón comprenden una pluralidad de canales de flujo en el mismo, que se engranan de manera fluida al canal de flujo del primer miembro de pistón.
7. El grupo de percolado de la reivindicación 6, caracterizado porque el montaje de pistón superior comprende, además, un tubo de dispensación que se engrana de manera sellante con el canal de flujo del primer miembro de pistón.
8. El grupo de percolado de la reivindicación 7, caracterizado porque el montaje de pistón superior comprende, además, un medio de sellado dispuesto entre el canal de flujo del primer miembro de pistón y la pluralidad de canales de flujo del segundo miembro de pistón.
9. El grupo de percolado de la reivindicación 7, comprendiendo, además, una placa perforada fijada a la cara distal del segundo miembro de pistón.
10. El grupo de percolado de la reivindicación 9, caracterizado porque una cara distal del segundo miembro de pistón está configurado con una pluralidad de miembros espaciadores tal de forma tal que una vía de flujo se define entre la cara distal del segundo miembro de pistón y la placa perforada.
11. El grupo de percolado de la reivindicación 1, caracterizado porque el primer actuador comprende un montaje de tornillo guia.
12. El grupo de percolado de la reivindicación 1, caracterizado porque los medios para girar el montaje de pistón superior comprenden un brazo de palanca en el montaje de pistón superior y un miembro de resorte fijo que se engrana al brazo de palanca para girar el montaje de pistón superior a medida que el montaje de pistón superior se mueve a la posición de carga.
13. El grupo de percolado de la reivindicación 1, caracterizado porque el grupo de percolado está configurado para retener una presión de liquido de entre 0.48 y 4.79 kPa cuando el grupo de percolado está percolando un liquido percolado.
14. Un método para la producción de una bebida percolable que comprende los pasos de: (a) proporcionar un grupo de percolado que tiene (i) una cámara de percolado que define una apertura cilindrica que tiene un primer extremo abierto y un segundo extremo abierto; (ii) un montaje de pistón inferior que se engrana de manera deslizable al primer extremo abierto de la apertura cilindrica; (iii) un montaje de pistón superior movible entre una posición de carga en donde el montaje de pistón superior está dispuesto encima de la apertura cilindrica y girado lejos de la apertura cilindrica, y una posición de percolado en donde" el montaje de pistón superior se engrana de manera sellante al segundo extremo abierto de la apertura cilindrica; y (iv) un montaje de brazo deslizable configurado con un actuador, el montaje de brazo deslizable estando configurado para deslizarse sobre el segundo extremo abierto de la apertura cilindrica, en donde el montaje de barra deslizable está fijado con bisagras al actuador; (b) con el montaje de pistón superior en la posición de carga, depositar un material percolable en la cámara de percolado; (c) mover el montaje de pistón superior a la posición de percolado; (d) iniciar un flujo de agua caliente en la cámara de percolado para producir una presión de percolado de entre 0.48 y 4.79 kPa; (e) detener el flujo de agua caliente hacia la cámara de percolado y permitir que el material percolable se percole, produciendo asi un liquido percolado en la cámara de percolado; (f) forzar una porción del liquido percolado fuera de la cámara de percolado; (g) mover el pistón inferior parcialmente a través de la apertura cilindrica de tal forma que el material percolable se comprima entre el montaje de pistón superior y el montaje de pistón inferior; (h) mover el montaje de pistón superior a la posición de carga; (i) mover el pistón inferior a través de la apertura cilindrica a una posición sustancialmente al ras con el segundo extremo abierto de la apertura cilindrica; y (j) mover el montaje de brazo deslizable a lo largo del segundo extremo abierto de la apertura cilindrica para remover el material percolable.
15·. El método de la reivindicación 14, caracterizado porque el paso del forzado del liquido percolado de la cámara de percolado se logra al mover de manera deslizable el montaje de pistón inferior a través de la cámara de percolado.
16. El método de la reivindicación 14, caracterizado porque el paso del forzado del liquido percolado de la cámara de percolado se logra al reiniciar el flujo del agua caliente hacia la cámara de percolado.
17. El . método de la reivindicación 14, caracterizado porque el montaje de pistón superior comprende, además, un canal a través del mismo que está conectado de manera fluida a un tubo de dispensación, y en donde el liquido percolado es forzado desde la cámara de percolado a través del tubo de dispensación.
18. El método de la reivindicación 14, caracterizado porque la presión de percolado producida está entre 0.96 y 2.87 kPa .
19. Un sistema para la producción de una bebida de café percolada que comprende: (a) un embudo configurado para dispensar granos de café; (b) un molinillo configurado para recibir granos de café del embudo y para dispensar café molido; (c) un depósito de agua caliente; (d) un grupo de percolado que comprende (i) una cámara de percolado que tiene una apertura cilindrica con un primer extremo abierto y un segundo extremo abierto; (ii) un montaje de pistón inferior con el tamaño y la configuración para engranarse de manera deslizable al primer extremo abierto de la cámara de percolado; (iii) un primer actuador fijado al montaje de pistón inferior y operable para mover el montaje de pistón inferior longitudinalmente a través de la apertura cilindrica; (iv) un montaje de pistón superior con el tamaño y configuración para engranarse de manera sellante al segundo extremo abierto de la cámara de percolado; (v) un segundo actuador fijado al montaje de pistón superior y operable para mover el montaje de pistón superior entre una posición de carga, en donde el montaje de pistón superior está dispuesto encima de la cámara de percolado y es girado lejos de la cámara de percolado y una posición de percolado en donde el montaje de pistón superior se engrana de manera sellante con la cámara de percolado; (vi) los medios para girar el montaje de pistón superior lejos de la cámara de percolado cuando el segundo pistón de montaje es movido a la posición de carga; (vii) un montaje de brazo deslizable que tiene un brazo rascador dispuesto de manera deslizable en la superficie superior de la cámara de percolado; y (vii) un tercer actuador operable para mover el brazo rascador a través de la superficie superior de la cámara de percolado a través del segundo extremo abierto de la cámara de percolado en donde el brazo rascador está fijado con bisagras al tercer actuador; y (e) un controlador programable conectado de manera operable para controlar la operación del embudo, el molinillo, el depósito, el primer actuador, el segundo actuador, y los medios deslizables para depositar selectivamente el café molido en la cámara de percolado, cerrar la cámara de percolado, proporcionar agua caliente entre 0.48 y 4.79 kPa a la cámara de percolado, y dispensar un liquido percolado de la cámara de percolado.
20. El sistema de la reivindicación 19, caracterizado porque el montaje de pistón inferior comprende un primer miembro de pistón y un segundo miembro de pistón que está configurado para ser fijado de manera removible al primer miembro de pistón, en donde el primer miembro de pistón y el segundo miembro de pistón definen cooperativamente un canal anular entre ellos, y además, comprende un anillo sellador que es retenido en el canal anular .
21. El sistema de la reivindicación 19, caracterizado porque el montaje de pistón inferior define un canal de flujo en el mismo, conectando de manera fluida la cámara de percolado con un tubo de suministro de agua externo .
22. El sistema de la reivindicación 19, caracterizado porque el montaje de pistón inferior comprende, además, un tubo de suministro de agua que se engrana de manera sellante a un primer canal de flujo que se extiende a través del montaje de pistón inferior y la cámara de percolado, y el montaje de pistón superior comprende, además, un tubo de dispensación que se engrana de manera sellante a una segunda vía de flujo que se extiende a través del montaje de pistón superior a la cámara de percolado.
23. El sistema de la reivindicación 19, comprendiendo, además, un montaje de tolva girable que define un extremo receptor que está configurado para recibir el café molido dispensado, y un extremo de salida que está dispuesto sobre la cámara de percolado cuando el montaje de pistón superior está en la posición de carga.
24. El sistema de la reivindicación 23, caracterizado porque el montaje de tolva girable está sesgado hacia la cámara de percolado, y además, en donde el montaje de pistón superior mueve el montaje de tolva girable lejos de la cámara de percolado cuando el montaje de pistón superior se mueve de la posición de carga a la posición de percolado.
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