PT2053951E - Termoacumulador, particularmente para uma máquina de café - Google Patents

Description

ΡΕ2053951 - 1 -

DESCRIÇÃO "TERMOACUMULADOR, PARTICULARMENTE PARA UMA MÁQUINA DE CAFÉ" A presente invenção diz respeito a um termoacumulador, particularmente para uma máquina de café, com o qual também pode ser produzido vapor.

Um termoacumulador convencional numa máquina de café inclui uma estrutura construída como recipiente para um elemento comprimido, uma entrada de água fria, uma saida de água quente, um aquecimento eléctrico e uma saida de vapor. Para a preparação de café, a água fria é bombeada para o recipiente de um elemento comprimido, através da entrada de água fria, e aquecida pelo aquecimento a uma temperatura de cerca de 90°C até 105°C. A água quente que se encontra no termoacumulador é deslocada pela água fria que entra e sai do termoacumulador pela saída de água quente. A partir desse local, através de uma válvula, chega, por exemplo, até uma tubagem de água escaldante e, por fim, até uma câmara de escaldado, que contém café moído.

Para produzir vapor pode-se aquecer o termoacumulador previamente mencionado a uma temperatura mais elevada de, por exemplo, 105°C até 115°C. Através de um orifício na parte superior do termoacumulador é possível, por fim, a extracção de vapor, que se acumula na - 2 - ΡΕ2053951 zona superior do termoacumulador.

Os sistemas de termoacumuladores previamente conhecidos apresentam a desvantagem do vapor extraído conter uma quantidade relativamente elevada de água líquida e de, após a abertura do orifício de saída de vapor, respectivamente de uma válvula disposta, ser necessário um tempo de espera relativamente longo, até que a percentagem de água líquida no vapor diminua. Para além disso, é necessário aguardar até que a totalidade do conteúdo da água no termoacumulador seja aquecida até à temperatura elevada.

Um termoacumulador de acordo com o parágrafo principal da reivindicação 1 é conhecido do documento DE 574 301 C. Nele encontram-se desenvolvidos um espaço para a água e um espaço para o vapor, através de um número de tubos fixados entre duas partes laterais, em que, para a ligação dos tubos individuais, os tubos curvos que se localizam nas faces laterais funcionam como canais elaborados.

No documento DE 463 730 C encontra-se descrito um gerador eléctrico de água quente e de vapor, em cuja zona superior se encontra disposto um espaço para o vapor. Encontram-se previstas duas saídas para a extracção de vapor, nas quais se localiza uma parte superior e uma parte inferior do espaço do vapor. - 3 - ΡΕ2053951 0 documento DE 1 975 794 U ilustra um aquecedor contínuo eléctrico com um tubo em espiral condutor de água, em cuja parede exterior são soldados corpos de aquecimento eléctricos. É objectivo da presente invenção conseguir um termoacumulador, particularmente para uma máquina de café, com o qual, para além da água quente comum, também pode ser fornecido vapor o mais seco possível, com a maior rapidez possível (ou seja, vapor com uma percentagem de água líquida o mais reduzida possível).

Este objectivo concretiza-se através de um termoacumulador com as características da reivindicação 1. Configurações vantajosas da presente invenção resultam das reivindicações abaixo. As reivindicações 8 e 9 dizem respeito a um processo para a produção de vapor com um termoacumulador desta natureza. 0 termoacumulador de acordo com a presente invenção adequa-se particularmente a uma máquina de café, no entanto não se encontra concebido exclusivamente para utilização em máquinas de café. 0 termoacumulador apresenta uma estrutura que é adequada à admissão de água e que, preferencialmente, se encontra construída como recipiente de um elemento comprimido, uma entrada de água fria, uma saída de água quente, um aquecimento eléctrico e uma saída de vapor. Disposta em contacto térmico com o aquecimento encontra-se uma tubagem de produção de vapor (que - 4 - ΡΕ2053951 apresenta, por exemplo, um tubo metálico) com um orifício de entrada de água e um orifício de saída de vapor. 0 orifício de saída de vapor encontra-se ligado à saída de vapor ou é idêntico a ela. Preferencialmente encontra-se disposta uma válvula na saída de vapor. A água que penetra na tubagem de produção de vapor é aquecida até uma elevada temperatura, de forma muito rápida, devido ao contacto térmico da tubagem de produção de vapor com o aquecimento e devido ao facto de se tratar de uma quantidade de água relativamente reduzida, em comparação com o conteúdo total do termoacumulador. Quando a saída de vapor é aberta, por exemplo, através da válvula mencionada, na zona da saída de vapor do termoacumulador e do orifício de saída de vapor da tubagem de produção de vapor prevalece uma pressão mais baixa do que no resto do termoacumulador, devido às relações de corrente constituídas, de forma que a partir da água muito quente na tubagem de produção de vapor, resulte vapor que escape através da saída de vapor. De acordo com a pressão no interior do termoacumulador e da temperatura da tubagem de produção de vapor também é possível que se forme vapor na tubagem de produção de vapor, mesmo perante uma válvula fechada. 0 vapor emergente não contém água líquida ou contém apenas uma percentagem reduzida de água líquida. A presente invenção consegue, desta forma, uma possibilidade tecnicamente simples, muito eficiente e económica de produzir vapor essencialmente seco, de forma - 5 - ΡΕ2053951 muito rápida, com um termoacumulador. 0 orifício de entrada de água da tubagem de produção de vapor encontra-se no espaço interior da estrutura. Assim não é necessária qualquer ligação de água adicional para a tubagem de produção de vapor. De qualquer forma, a água que se encontra no termoacumulador é absorvida durante a extracção de vapor, no decorrer das relações de corrente, de forma automática, pela tubagem de produção de vapor e encontra-se, deste modo, à disposição da produção de vapor. 0 orifício de saída de vapor da tubagem de produção de vapor encontra-se, preferencialmente, disposto na parte superior do respectivo orifício de entrada de água. Uma vez que o vapor é especificamente mais leve do que água líquida, este facto facilita a produção e a extracção de vapor.

Em formas de execução vantajosas da presente invenção a totalidade da tubagem de produção de vapor encontra-se disposta no espaço interior da estrutura, ou partes da tubagem de produção de vapor projectam-se através das paredes da estrutura, por exemplo como bocais adicionais para a saída de vapor. 0 orifício de saída de vapor da tubagem de produção de vapor também se pode encontrar em contacto com a saída de vapor do termoacumulador, através da tubagem de junção. - 6 - ΡΕ2053951

Numa forma de execução preferencial o aquecimento encontra-se construído em forma de espiral e disposto no espaço interior do termoacumulador. Desta forma a tubagem de produção de vapor ocorre preferencialmente, pelo menos, numa secção parcial dos corredores espirais do aquecimento ou, pelo menos, uma parte dos corredores espirais. Preferencialmente, o aquecimento apresenta um tubo metálico (em cujo espaço interior se encontra disposto, por exemplo, um fio de resistência de aquecimento eléctrico) e a tubagem de produção de vapor apresenta igualmente um tubo metálico, em que os tubos metálicos do aquecimento e a tubagem de produção de vapor se encontram preferencialmente soldados um ao outro. Uma construção desta natureza consegue um bom contacto térmico, é sólida e torna fácil a sua instalação. A forma como pode ser produzido vapor com um termoacumulador de acordo com a presente invenção, no qual o orificio de entrada de água da tubagem de produção de vapor se encontra disposto no espaço interior da estrutura, foi já brevemente descrita. Apresentam-se novamente as etapas: através da entrada de água fria, a água é conduzida para o espaço interior da estrutura. Neste processo é utilizada preferencialmente uma bomba externa. No processo de operação do aquecimento e após a abertura, uma das válvulas dispostas na saida de vapor vaza para a água que penetra na tubagem de produção de vapor, através da saida de vapor, sob a forma de vapor. 0 aquecimento é operado com uma temperatura tal que a tubagem de produção de vapor assume uma temperatura de mais de 100°C, por exemplo uma - 7 - ΡΕ2053951 temperatura na ordem de 105°C até 115°C ou até uma temperatura superior. A temperatura óptima depende dos detalhes de construção, por exemplo do contacto térmico entre a tubagem de produção de vapor e o aquecimento, da resistência à corrente da tubagem de produção de vapor e outras ligações no sistema, do caudal da bomba, etc., no entanto é possível determiná-la de forma simples, através de tentativas, numa determinada construção.

De seguida encontra-se descrita em pormenor a presente invenção com base num exemplo de execução. Os desenhos ilustram:

Figura 1 uma perspectiva exterior tridimensional de uma forma de execução do termoacumulador de acordo com a presente invenção;

Figura 2 uma vista de cima sobre o termoacumulador de acordo com a figura 1;

Figura 3 uma perspectiva seccional esquemática no nível III-III de acordo com a figura 2, em que também se encontram representadas peças por detrás deste nível;

Figura 4 uma perspectiva seccional esquemática no nível IV-IV de acordo com a figura 2, em que também se encontram representadas peças por detrás deste nível e - 8 - ΡΕ2053951

Figura 5 detalhe aumentado da figura 4 identificado com V na figura 4.

Na figura 1 encontra-se representada uma forma de execução de um termoacumulador 1 concebido para utilização numa máquina de café, numa perspectiva tridimensional. As figuras 2 a 5 ilustram a mesma forma de execução. 0 termoacumulador 1 apresenta uma estrutura 2 configurada como recipiente de um elemento comprimido com um espaço interior 4, na qual se encontra água durante o processo de funcionamento do termoacumulador 1. Para a montagem numa máquina de café são utilizados ângulos de fixação 6.

Na face superior do termoacumulador 1 localiza-se uma entrada de água fria 10, que conduz ao nivel inferior do espaço interior 4, através de um pedaço de tubo 12. Uma saida de água quente 14 estende-se desde a parede da estrutura 2, sobre uma tubuladura até uma flange 16. Quando o termoacumulador 1 se encontra montado numa máquina de café, a saida de água quente 14 é conduzida, sobre uma peça de ligação não ilustrada nas figuras, que se encontra fixada à flange 16, sobre uma outra abertura de flange 17, até uma tubagem de água escaldante 18. A tubagem de água escaldante 18 estende-se no espaço interior 4 do termoacumulador 1 e através da face inferior da estrutura 2, vide figura 4 (na qual apenas uma parte da tubagem de água escaldante 18, sem a conexão, se encontra delineada na - 9 - ΡΕ2053951 abertura da flange 17).

No espaço interior 4 do termoacumulador 1 encontra-se ainda disposto um aquecimento 20. O aquecimento 20 apresenta um tubo metálico 22 em forma de espiral, cujos corredores espirais se localizam na zona inferior do espaço interior 4. Ambas as extremidades deste tubo metálico 22 são conduzidas como conexões 24 e 25, através da face superior da estrutura 2. No interior do tubo metálico 22 localiza-se uma resistência de aquecimento electricamente isolada.

Uma tubagem de produção de vapor 26 encontra-se em contacto térmico com os corredores espirais do aquecimento 20. A tubagem de produção de vapor 26 apresenta um tubo metálico com corredores espirais 27, que seguem os corredores espirais do aquecimento 20 e que se sobrepõem a uma peça de ligação 28, que é conduzida através da face superior da estrutura 2. Através de um cotovelo 29, a tubagem de produção de vapor 26 termina num orifício de saída de vapor 30, que funciona como saída de vapor do termoacumulador 1. No exemplo de execução os corredores espirais 27 superiores encontram-se soldados aos corredores espirais superiores do aquecimento 20, vide os pontos de solda 31 na figura 5.

Na sua extremidade inferior a tubagem de produção de vapor 26 mantém-se aberta, de modo que se forme nesse local um orifício de entrada de água 32, vide figura 5. - 10 - ΡΕ2053951

Na parede lateral da estrutura 2 localiza-se uma passagem 34 para um sensor de temperatura. Com a ajuda da temperatura medida pelo sensor de temperatura no termoacumulador 1, o controlo da máquina de café pode regular a potência calorífica. Válvulas para abertura e fecho dos terminais descritos do termoacumulador 1 não se encontram identificadas nas figuras. Válvulas desta natureza são controladas pela máquina de café ou são operadas como válvulas de accionamento manual. Podem-se encontrar dispostas directamente no termoacumulador 1 e serem componentes do termoacumulador 1, podem ainda encontrar-se em contacto com o respectivo terminal, respectivamente encontrar-se dispostas no respectivo terminal.

De forma a preparar água quente para ferver café com o termoacumulador 1, a água é conduzida, por meio de uma bomba, através da entrada de água fria 10, para o espaço interior 4 e aquecida pelo aquecimento 20, preferencialmente a uma temperatura de 90°C até 105°C. A água quente abandona o termoacumulador 1, tal como descrito, através da saida de água quente 14, do orifício da flange 17 e da linha de água fervente 18. A partir daí, a água quente chega até uma câmara de escaldado da máquina de café. Quando a temperatura da água atinge valores superiores a 100°C, a água quente é libertada emergindo do termoacumulador 1 sob pressão atmosférica e, neste processo, arrefece levemente, mantendo contudo uma - 11 - ΡΕ2053951 temperatura elevada. Este processo é vantajoso, na medida em que logo para a primeira chávena de café se encontra disponível suficiente água fervente quente.

De forma a produzir vapor, o aquecimento 20 pode ser aquecido a uma temperatura mais elevada do que no funcionamento normal da máquina de café para a preparação de café. É também de considerar que, mesmo perante o normal funcionamento da máquina de café, a própria temperatura do aquecimento seja suficiente para a formação de vapor descrita a seguir. No interior da tubagem de produção de vapor 26 localiza-se água, que, através do contacto térmico restrito com o aquecimento 20, se torna particularmente quente e que, perante a pressão apresentada, pode ser imediatamente vaporizada no termoacumulador 1. O mais tardar, quando a válvula disposta na saida de vapor 30 é aberta e a água fria, sob a actuação da bomba dianteira da máquina de café pode recuar através da entrada de água fria 10 no termoacumulador 1, surge vapor na tubagem de produção de vapor 26, perante as relações de pressão dinâmicas emergentes, que se encontram ao dispor do utilizador, por exemplo para a preparação de uma coroa de espuma numa bebida de café. A água sofre anti-cavitação através do orificio de entrada de água 32, na tubagem de produção de vapor 26. Durante a admissão de vapor, o aquecimento 20 deve ser ligado.

Uma vez que a capacidade de aquecimento da água localizada na tubagem de produção de vapor 26 é limitada, o - 12 - ΡΕ2053951 termoacumulador 1 pode preparar rapidamente o vapor de água pretendido. Para além disso, este vapor contém apenas uma percentagem reduzida de água liquida. 0 controlo do aquecimento 20 da bomba da máquina de café, bem como das válvulas dispostas nos terminais do termoacumulador 1, ocorre através da máquina de café de forma familiar para o técnico. Para a formação de vapor, preferencialmente através da abertura das válvulas dispostas na saida de vapor 30, o aquecimento é ligado e igualmente operado perante temperaturas elevadas. A saida de vapor 30 pode também ser utilizada para extracção de água quente, por exemplo, para preparação de chá. Neste caso, sob o controlo da máquina de café, o aquecimento perante a abertura das válvulas dispostas na saída de vapor 30 é desligado (ou não ligado), de forma que, através desta válvula, possa surgir água quente com a temperatura que prevalece no termoacumulador 1.

Lisboa, 28 de Fevereiro de 2011

Claims (8)

1. ΡΕ2053951 - 1 - REIVINDICAÇÕES 1. Um termoacumulador, particularmente para uma máquina de café, com uma estrutura (2), uma entrada de água fria (10), uma saida de água quente (14), um aquecimento eléctrico (20) e uma saida de vapor (30), em que o termoacumulador apresenta uma tubagem de produção de vapor (26) em contacto térmico com o aquecimento (20), com um orifício de entrada de água (32) e um orifício de saída de vapor (30), e em que o orifício de saída de vapor (30) se encontra ligado à saída de vapor (30) ou é idêntico à mesma, caracterizado pelo facto do orifício de entrada de água (32) da tubagem de produção de vapor (26) se localizar no espaço interior (4) da estrutura (2).
2. 2. Um termoacumulador de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo facto do orifício de saída de vapor (30) da tubagem de produção de vapor (26) se encontrar disposto por cima do respectivo orifício de entrada de água (32).
3. 3. Um termoacumulador de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto do orifício de saída de vapor da tubagem de produção de vapor se encontrar ligado à saída de vapor, através de uma tubagem de ligação. 4. Um termoacumulador de acordo com uma das - 2 - ΡΕ2053951 reivindicações 1 a 3 caracterizado pelo facto do aquecimento (20) ser em forma de espiral e se encontrar disposto no espaço interior (4) do termoacumulador (1).
4. 5. Um termoacumulador de acordo com a reivindicação 4 caracterizado pelo facto da tubagem de produção de vapor (26, 27) ocorrer, pelo menos, numa secção parcial dos corredores espirais (22) ou numa parte dos corredores espirais (22) do aquecimento (20).
5. 6. Um termoacumulador de acordo com a reivindicação 5 caracterizado pelo facto do aquecimento (20) apresentar um tubo metálico (22) e pelo facto da tubagem de produção de vapor (26) apresentar um tubo metálico (27, 28), em que preferencialmente os tubos metálicos do aquecimento (20) e a tubagem de produção de vapor (26) se encontram soldados um ao outro.
6. 7. Um termoacumulador de acordo com uma das reivindicações 1 a 6 caracterizado pelo facto de uma válvula se encontrar disposta na saida de vapor (30).
7. 8. Um processo para formar vapor com um termoacumulador (1) de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelas etapas: condução de água através da entrada de água fria (10) no espaço interior (4) da estrutura (2), preferencialmente por meio de uma bomba externa; - 3 - ΡΕ2053951 operação do aquecimento (20), de forma que a tubagem de produção de vapor (26) atinja uma temperatura superior a 100°C, preferencialmente uma temperatura na ordem de 105°C até 115°C ou uma temperatura superior a 115°C; extracção de vapor através de uma válvula disposta na saída de vapor (30).
8. 9. Um processo de acordo com a reivindicação 8 caracterizado pelo facto do termoacumulador (1) apresentar, adicionalmente, características de acordo com uma das reivindicações 2 a 7. Lisboa, 28 de Fevereiro de 2011 ΡΕ2053951 1/1

   -1- ΡΕ2053951 REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento da patente Europeia. Ainda que tenha sido tomado o devido cuidado ao compilar as referências, podem não estar excluídos erros ou omissões e o IEP declina quaisquer responsabilidades a esse respeito. Documentos de patentes citadas na Descrição . DE 574301 C . DE 1975794 U . DE 463730 C