PT2110060E - Dispositivo e componente para misturar um fluido, em particular ar ou vapor, numa bebida - Google Patents

Description

ΕΡ2110060Β1

DESCRIÇÃO

DISPOSITIVO E COMPONENTE PARA MISTURAR UM FLUIDO, EM PARTICULAR AR OU VAPOR, NUMA BEBIDA

Campo técnico 0 presente invento refere-se, na generalidade, a um dispositivo e a um componente relacionado para misturar um fluido, em particular ar e/ou vapor numa bebida.

Mais em particular, o presente invento refere-se a um componente de transporte de vapor (tubo de vapor) ou a um componente acessório (difusor) associado ou associável ao tubo de vapor, cujo(s) componente(s) pode(m) ser utilizado(s), por exemplo, numa máquina de café expresso para preparar leite quente e/ou com espuma introduzindo vapor no leite contido num recipiente.

Para facilidade de descrição de agora em diante far-se-á referência a um dispositivo que compreende um tubo de vapor e associado a uma máquina de café. Também, como será facilmente entendido pelos peritos na técnica, o dispositivo de acordo com o invento pode ser qualquer dispositivo que inclui um componente que transporta um fluido adequado para ser misturado numa bebida, tal como, por exemplo, ar, e incluído com outros tipos de aparelhos, sem que desta forma se afastem do âmbito da descrição. Técnica anterior São conhecidos dispositivos dispostos para transportar vapor e/ou ar para uma bebida e para misturá-los com a 1 ΕΡ2110060Β1 própria bebida, por exemplo, para aquecer e/ou formar espuma, ou para obter uma emulsão.

Geralmente estes dispositivos compreendem um tubo de vapor, uma extremidade do qual está mergulhada na bebida, e nalguns casos exploram o chamado efeito venturi para melhorar a mistura entre o vapor e a bebida.

Por exemplo, a patente US n° 5,335,588 revela um tubo de vapor e um acessório de tubo de vapor configurado para que a parte de extremidade a ser introduzida no liquido forme um venturi. 0 dispositivo conhecido, que é aqui considerado como a técnica anterior mais próxima do presente invento, compreende, em correspondência com a zona de máxima depressão e máxima energia cinética do vapor no venturi, uma conduta disposta para explorar a depressão para aspirar leite e ar exterior e para misturar o ar exterior, vapor e leite no mesmo venturi. A solução da técnica anterior tem o problema da quantidade de ar exterior, vapor e leite a ser misturada e deslocada ser muito limitada, pelo que o tempo que demora a obter-se uma boa mistura de ar, vapor e leite é elevado, uma vez que a energia cinética do vapor não é totalmente explorada.

No mesmo campo técnico, é também conhecido através da publicação de patente US 2003/0131035 um dispositivo para preparar leite com espuma e compreendendo um tubo de vapor com uma pluralidade de aberturas na sua extremidade através das quais o vapor é introduzido na bebida. 2 ΕΡ2110060Β1 0 tubo da técnica anterior compreende uma manga que se projecta da bebida e se estreita na sua extremidade para dar origem ao efeito venturi facilitando o fluxo de entrada do ar exterior na extremidade mergulhada na bebida. Nesta técnica anterior, o efeito de venturi é explorado para facilitar o fluxo de entrada do ar exterior na bebida. A requerente verificou que os dispositivos da técnica anterior, explorando o efeito venturi para introduzir um fluido tal como, por exemplo ar/ou vapor, numa bebida, e misturando o fluido com a bebida, não optimizam os movimentos mecânicos da bebida e, por isso, não optimizam normalmente a exploração da energia cinética conseguida pelo fluido por efeito venturi para obter rápida e eficazmente os efeitos desejados, tal como aquecer ou espumar a bebida.

Descrição do invento

Um objectivo do presente invento consiste em resolver os problema técnicos acima mencionados da técnica anterior, em particular da técnica anterior mais próxima. 0 objectivo é conseguido pelo dispositivo e pelo componente relacionado para misturar um fluido, em particular ar e/ou vapor, numa bebida, tal como aqui reivindicado. 0 presente invento também se refere a um processo de mistura de um fluido numa bebida.

As reivindicações são parte integrantes dos ensinamentos técnicos aqui proporcionados em relação ao invento. 3 ΕΡ2110060Β1

De acordo com uma forma de realização preferida, o dispositivo para misturar um fluido numa bebida compreende um tubo e um componente associado ao tubo e que tem uma primeira pluralidade de furos atravessantes dispostos para formar um venturi com uma zona de saída a baixa pressão e elevada energia cinética, e uma segunda pluralidade de furos atravessantes dispostos para convergir na direcção da zona a baixa pressão e elevada energia cinética.

De acordo com outra características do presente invento, a primeira pluralidade de furos no componente está disposta ao longo de uma primeira circunferência, e a segunda pluralidade de furos está disposta ao longo de uma segunda circunferência.

De acordo com outra característica do presente invento, o componente ou difusor gera uma elevada diferença de pressão entre o interior e a saída do tubo por meio da primeira pluralidade de furos atravessantes e por efeito venturi. Assim, a energia cinética do fluido, por exemplo vapor, obtida desta forma, é explorada para deslocar a bebida por aspiração, através da segunda pluralidade de furos, de áreas próximas do difusor na direcção das saídas dos furos na primeira pluralidade de furos. Assim, graças a esta configuração, o difusor gera uma circulação de bebida facilitando a mistura e troca de calor entre o vapor e a bebida e, quando presente, o ar.

Breve descrição das Figuras

As características e vantagens acima, e outras, do presente invento serão tornadas evidentes a partir da descrição que se segue de formas de realização preferidas, 4 ΕΡ2110060Β1 feita apenas por meio de exemplo não limitativo com referência às figuras anexas, nas quais elementos identificados pelo mesmo ou semelhante número de referência correspondem a componentes tendo a mesma ou semelhante função e construção, e nas quais:

Figura 1 - ilustra esquematicamente um dispositivo que compreende um componente de extremidade de acordo com o invento;

Figuras 2a e 2b são vistas em perspectiva do componente de extremidade ilustrado na figura 1;

Figura 3a - é uma vista esquemática, em corte, do componente ilustrado nas figuras 2a e 2b;

Figura 3b - é uma vista esquemática, em corte, de um componente de extremidade de acordo com uma segunda forma de realização; e

Figuras 4 a 7 - são, respectivamente, vistas em perspectiva de componentes de extremidade de acordo com outras formas de realização.

Descrição de uma forma de realização preferida

Fazendo referência à figura 1, um dispositivo para misturar vapor numa bebida 16, cujo dispositivo é aqui referido para simplicidade de descrição, inclui uma conduta 12 com uma entrada ligada a uma caldeira 11, por exemplo uma caldeira de uma máquina de café disposta para gerar vapor sob pressão, e uma sarda ligada a um componente (tubo de vapor ou tubo) 15 cuja extremidade 20 é configurada para 5 ΕΡ2110060Β1 transportar o vapor sob pressão para um recipiente 19 contendo a bebida 16, por exemplo leite.

De preferência, o dispositivo 10 também inclui uma válvula 13, por exemplo uma válvula manual, localizada entre a saida da conduta 12 e o tubo 15 e disposta para regular o fluxo de vapor sob pressão da caldeira 11 para a bebida (leite) 16 através do tubo 15. Noutras formas de realização, a válvula poderia mesmo estar localizada ao longo da conduta 12, entre duas secções da mesma conduta.

Noutras formas de realização, o dispositivo, como pode ser facilmente entendido pelos peritos na técnica, pode ser qualquer dispositivo disposto para introduzir um fluido sob pressão numa bebida, sem desta forma se afastar do âmbito do que é descrito e reivindicado.

Seguidamente, no entanto, é feita referência, de preferência, ao dispositivo ilustrado na figura 1 que, na configuração descrita, está disposto para misturar vapor no leite para o aquecer e/ou espumar.

Numa primeira forma de realização (figura 1, figura 2a, figura 2b, figura 3a) , o tubo 15 compreende um elemento de extremidade ou componente 21, ligado ou associado à extremidade 20. O componente 21 está disposto, por exemplo, para que o seu eixo longitudinal coincida com o eixo da extremidade do tubo e está configurado, como será descrito abaixo em detalhe, para que o vapor se misture com o leite 16 de uma forma optimizada.

De acordo com variantes da referida primeira forma de realização, a extremidade 20 do mesmo tubo 15 pode ser 6 ΕΡ2110060Β1 configurada para construir o componente (difusor ou misturador) 21. 0 difusor 21 tem um estreitamento transversal 31 numa primeira zona (zona a montante ou zona A), na direcção da extremidade 20 do tubo 15, onde o vapor está a alta pressão e baixa energia cinética, sendo este estreitamento obtido, por exemplo, por meio de uma primeira pluralidade de furos atravessantes 32, cujas entradas estão localizadas em correspondência com a zona A. Uma tal primeira pluralidade de furos 32, com uma secção transversal com uma dimensão inferior à do tubo , está disposta para formar um estreitamento 31 e, consequentemente, para produzir um efeito venturi obtido por meio de uma pluralidade de venturi, como pode ser facilmente entendido pelos peritos na técnica. A zona A a alta pressão e baixa energia cinética termina, de preferência, numa parte cónica mas, como pode ser facilmente entendido por guem tem experiência na técnica, esta zona pode também ter secções transversais com outras formas, sem desta forma se afastar do âmbito do gue está descrito e reivindicado.

Os furos atravessantes 32 na primeira pluralidade têm respectivas sardas a jusante numa segunda zona (zona a jusante ou zona B) na direcção do leito 16 a ser aquecido. A zona B tem, de preferência, uma secção transversal que alarga 33, por exemplo com uma forma tronco-cónica, onde o vapor mantém uma baixa pressão e uma elevada energia cinética devido ao efeito venturi, em particular perto da saída de cada furo (zona Bl). 7 ΕΡ2110060Β1

De acordo com a primeira forma de realização, os furos na primeira pluralidade de furos (primeiros furos) 32 têm, de preferência, um formato cilíndrico e estão dispostos ao longo de uma primeira circunferência com um determinado raio.

Mais preferencialmente, os primeiros furos 32 estão dispostos para dirigirem vapor num ângulo de 0o a 45° relativamente ao eixo longitudinal. Ainda mais preferencialmente, os primeiros furos 32 estão orientados para divergir do eixo longitudinal e para espalhar vapor num ângulo superior a 0o.

De acordo com a primeira forma de realização, o alargamento 33 tem um bordo exterior 35 gue se projecta do tubo 15 e tem, entre o rebordo exterior 35a e a base 35b, uma segunda pluralidade de furos atravessantes 34, por exemplo furos com um formato cilíndrico dispostos ao longo de uma segunda circunferência, cujo raio é superior ao da primeira circunferência. Estes furos na segunda pluralidade de furos atravessantes (segundos furos) 34 estão dispostos para colocar a zona Bl-B, localizada próxima da saída dos primeiros furos 32 e internos ao alargamento 33, em comunicação com uma terceira zona (zona exterior ou zona C) externa ao difusor 21 e tubo 15, e para dirigir o fluxo de leite da zona C (entrada para os segundos furos) para a zona Bl-B (saída dos segundos furos) , onde o vapor está a baixa pressão e elevada energia cinética.

De preferência, os furos na segunda pluralidade de furos (segundos furos) 34 estão dispostos para dirigir o fluxo de leite num ângulo de 90° a 135° relativamente ao eixo longitudinal. Mais preferencialmente, os segundos furos 8 ΕΡ2110060Β1 34 estão orientados para definir um ângulo de cerca de 90° com os primeiros furos. A estrutura descrita que, de acordo com a primeira forma de realização, tem uma primeira coroa de furos atravessantes envolvida por uma segunda coroa de furos atravessantes, permite a optimização dos movimentos mecânicos de leite e, consequentemente, do vapor que se mistura no leite, como será descrito em detalhe abaixo.

De acordo com uma segunda forma de realização do difusor 21, ilustrado na figura 3b, as saídas dos primeiros furos 32 estão localizadas em correspondência com as saídas dos segundos furos 34, para que as zonas de baixa pressão e alta energia cinética BI e B coincidam substancialmente e permitam a optimização dos movimentos mecânicos do leite.

De acordo com uma terceira forma de realização do difusor 21, ilustrado na figura 4, os primeiros furos 32, por exemplo furos com formatos cilíndrico e secção transversal circular, estão dispostos ortogonalmente e radialmente relativamente ao eixo longitudinal do difusor 21, e segundos furos 34, por exemplo furos com formato cilíndrico e secção transversal circular, estão dispostos substancialmente paralelos relativamente ao eixo longitudinal do difusor, a montante dos primeiros furos 32.

Uma tal forma de realização permite a obtenção de efeitos substancialmente equivalentes aos da primeira forma de realização, no que diz respeito ao vapor que é misturado no leite. 9 ΕΡ2110060Β1

De acordo com uma quarta forma de realização do difusor 21, ilustrado na figura 5, os primeiros furos 32, por exemplo furos com um formato cilíndrico e secção transversal circular, estão dispostos, por exemplo, paralelos ao eixo longitudinal do difusor, e os segundos furos 34, por exemplo furos com forma cilíndrica e secção transversal circular, estão dispostos substancialmente ortogonalmente e radialmente em relação ao eixo longitudinal do difusor.

Uma tal forma de realização também permite a obtenção de efeitos substancialmente equivalentes aos da primeira forma de realização, no que diz respeito ao vapor que se mistura com leite.

De acordo com uma quinta forma de realização do difusor 21, ilustrado na figura 6, os primeiros furos 32, por exemplo furos com formato cilíndrico e secção transversal circular, estão dispostos ortogonalmente e radialmente em relação ao eixo longitudinal do difusor 21, e os segundos furos 34, por exemplo furos com formato cilíndrica e secção transversal circular, estão dispostos substancialmente paralelos ao eixo longitudinal do difusor, a jusante dos primeiros furos 32.

Nessa forma de realização, o leite a ser misturado é aspirado do fundo do recipiente 18 (figura 1, figura 6), mas obtêm-se efeitos substancialmente equivalentes aos da primeira forma de realização, no entanto, no que diz respeito ao vapor que se mistura com o leite.

De acordo com uma outra forma de realização do difusor 21, ilustrado na figura 7, os primeiros furos 32, por exemplo furos com formato cilíndrico e secção transversal 10 ΕΡ2110060Β1 circular, estão dispostos ao longo de uma primeira circunferência e os segundos furos, por exemplo furos com formato cilíndrico e secção transversal circular, estão dispostos ao longo de uma segunda circunferência, cujo raio é inferior ao raio da primeira circunferência.

De acordo com essa forma de realização, o leite é misturado fora do difusor e aspirado de uma zona central do mesmo difusor. 0 funcionamento do dispositivo e do difusor é como segue. Como exemplo, é feita referência à primeira forma de realização e a um dispositivo associado a uma máquina de café. 0 vapor sob pressão gerado pela caldeira 11 (figura 1, figura 2a, figura 2b, figura 3a) é transportado para o tubo 15 e, na sua extremidade 20, chega ao difusor 21 disposto para misturar vapor no leite.

Mais em particular, o difusor 21 está disposto para induzir o seguinte comportamento fluo-dinâmico, ilustrado por setas a tracejado, por exemplo na figura 3a, no vapor na extremidade 20 do tubo 15. - na extremidade 20 do tubo 15, isto é, na zona A, o vapor está a alta pressão e a baixa velocidade (alta pressão, baixa energia cinética); - perto das saídas dos primeiros furos 32 ou, por outras palavras, na zona Bl, o vapor assume uma pressão reduzida e uma elevada velocidade (baixa pressão, elevada energia cinética) devido à acção dos primeiros 11 ΕΡ2110060Β1 furos 32 que formam uma pluralidade de venturi. Assim, no alargamento 33, perto das saídas dos primeiros furos 32, a queda de pressão devido ao vapor a alta velocidade obriga o leite aspirado da zona C (zona exterior ao difusor 21) para o alargamento 33 através da segunda pluralidade de furos atravessantes 34.

Resumindo, graças à estrutura descrita, o efeito venturi gerado pela primeira pluralidade de furos 32 é totalmente explorado para deslocar o leite através da segunda pluralidade de furos 34, para que, na zona Bl-B, o vapor transfira a totalidade da sua energia cinética para o leite, envolvendo a extremidade 20 do tubo de vapor 15.

Nas diferentes formas de realização, os furos nas primeira e segunda pluralidades 32 e 34, respectivamente, foram descritos e ilustrados como furos atravessantes com formato cilíndrico e secção transversal circular, mas, como pode ser facilmente entendido pelos peritos na técnica, os furos também podem ter outros formatos e secções transversais, sem que dessa forma se afastem do âmbito do que é descrito e reivindicado.

Além disso, os furos nas primeira e segunda pluralidades 32 e 34, respectivamente, foram descritos e ilustrados tal como estão dispostos ao longo de circunferência, mas, como pode ser facilmente entendido pelos peritos na técnica, o arranjo de furo pode mesmo ser diferente do revelado, mesmo se, em qualquer caso, as primeira e segunda pluralidades estiverem dispostas concentricamente, de preferência, em relação, por exemplo, um eixo simétrico, coincidindo, de preferência, com o eixo longitudinal de extremidade do tubo 15. 12 ΕΡ2110060Β1

Contrariamente aos dispositivos da técnica anterior, o difusor, tal como é descrito e mostrado, ou tal como pode ser feito de acordo com diferentes formas de realização possíveis, explora por completo o efeito venturi, gerado espontaneamente pelo vapor da zona de saída BI para a zona a jusante A, e transporta leite da zona C directamente para as zonas Bl-B, garantindo desta forma uma transferência mais eficaz da energia cinética do vapor para o leite ou para outra bebida.

Como pode ser facilmente entendido pelos peritos na técnica, noutras formas de realização o vapor pode ser substituído por ar ou outro fluido ou pode compreender ar aspirado de fora, de uma forma conhecida. É claro que podem ser feitas mudança e/ou modificações óbvias à descrição acima no que diz respeito a dimensões, formas, materiais, componentes e ligações, assim como no que diz respeito aos detalhes da construção ilustrada e do processo operativo, sem se afastarem do âmbito do invento, tal como está definido nas reivindicações que se seguem.

Lisboa, 18 de Maio de 2012 13

Claims (15)

1. ΕΡ2110060Β1 REIVINDICAÇÕES 1. Componente configurado para ser associado a um tubo disposto de forma a alimentar um fluido sob pressão destinado a ser misturado com uma bebida, incluindo o referido componente (21) um venturi tendo uma primeira zona a montante (A) a alta pressão e baixa energia cinética, e uma segunda zona a jusante (Bl-B) a baixa pressão e energia cinética elevada para o referido fluido, caracterizado por: uma primeira pluralidade de furos atravessantes (32) dispostos para formar o referido venturi e para colocar a referida primeira zona (A) em comunicação com a referida segunda zona (Bl-B); uma segunda pluralidade de furos atravessantes (34) dispostos de forma a convergir em direcção à referida segunda zona (Bl-B).
2. 2. Componente de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os furos na referida primeira pluralidade de furos atravessantes (32) estarem dispostos ao longo de uma primeira circunferência, e por os furos na referida segunda pluralidade de furos atravessantes (34) estarem dispostos ao longo de uma segunda circunferência.
3. 3. Componente de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os furos na referida segunda pluralidade (34) estarem dispostos ao longo de uma segunda circunferência externa à referida primeira circunferência.
4. 4. Componente de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os furos na referida segunda pluralidade 1 ΕΡ2110060Β1 (34) estarem dispostos ao longo de um segunda circunferência interna à referida primeira circunferência.
5. 5. Componente de acordo com qualguer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por os furos nas referidas primeira e/ou segunda pluralidades (32, 34) terem uma forma cilíndrica.
6. 6. Componente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por os furos na referida segunda pluralidade estarem dispostos para definir um ângulo de cerca de 90° em relação aos furos na referida primeira pluralidade (32).
7. 7. Componente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o referido componente ter um determinado eixo longitudinal e em que os referidos furos na referida primeira pluralidade (32) ou os referidos furos na referida segunda pluralidade (34) estão dispostos para definir um ângulo de 0o a 45° relativamente ao referido eixo longitudinal.
8. 8. Dispositivo para misturar um fluido numa bebida, incluindo um tubo (15) dispostos para alimentar o fluido na bebida, caracterizado por incluir um componente (21) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, associado ao referido tubo.
9. 9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o referido fluido ser vapor sob pressão.
10. 10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o referido fluido ser ar sob pressão. 2 ΕΡ2110060Β1
11. 11. Processo de mistura de um fluido numa bebida por meio de um tubo (15) disposto para alimentar, numa extremidade (20) o fluido para a bebida, o processo compreendendo os passos de: - formar um venturi tendo uma primeira zona a montante (A) a alta pressão e baixa energia cinética e uma segunda zona a montante (Bl-B) a baixa pressão e energia cinética elevada em relação à referida primeira zona, o referido venturi sendo formado por meio de uma primeira pluralidade de furos atravessantes (32); - formar uma terceira zona (C) por meio de uma segunda pluralidade de furos atravessantes (34) dispostos para convergir em direcção à referida segunda zona (Bl-B); e - transportar a bebida da referida terceira zona (C) para a referida segunda zona (Bl-B) devido ao efeito da baixa pressão na referida segunda zona (Bl-B), para misturar o fluido na referida bebida.
12. 12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o referido passo de formação de um venturi compreender a disposição da referida primeira pluralidade de furos atravessantes (32) ao longo de uma primeira circunferência, e o referido passo de formação de uma terceira zona (C) compreender a disposição da referida segunda pluralidade de furos atravessantes (34) ao longo de uma segunda circunferência externa à referida primeira circunferência.
13. 13. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o referido passo de formação de um venturi 3 ΕΡ2110060Β1 compreender a disposição da referida primeira pluralidade de furos atravessantes (32) ao longo de uma primeira circunferência, e o referido passo de formação de uma terceira zona (C) compreender a disposição da referida segunda pluralidade de furos atravessantes (34) ao longo de uma segunda circunferência interna à referida primeira circunferência.
14. 14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado por o referido passo de formação de uma terceira zona (C) compreender a disposição dos furos na referida segunda pluralidade (34) para definir um ângulo de cerca de 90° em relação aos furos na referida primeira pluralidade (32).
15. 15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado por o referido passo de formação da referida primeira pluralidade de furos atravessantes (32) e da referida segunda pluralidade de furos atravessantes (34) compreender a disposição dos furos na referida primeira pluralidade (32) ou referida segunda pluralidade (34) para definir um ângulo de 0o a 45°, em relação a um eixo longitudinal da referida extremidade do referido tubo. Lisboa, 18 de Maio de 2012 4