PT2225975E - Dispositivo de infusão para cápsula com mecanismo de fecho de relação de transmissão variável - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO DE INFUSÃO PARA CÁPSULA COM MECANISMO DE FECHO DE RELAÇÃO DE TRANSMISSÃO VARIÁVEL" A invenção refere-se, em geral, a um dispositivo de infusão de uma bebida ou um líquido alimentar, adaptado para processar uma cápsula contendo ingrediente(s), que pode produzir uma bebida ou liquido alimentar ao interagir com um líquido, tal como, por exemplo, água quente pressurizada, introduzida no volume da cápsula.

Especialmente no campo de máquinas de café, têm sido desenvolvidas muitas máquinas nas quais uma cápsula contendo ingredientes de bebida é introduzida num dispositivo de infusão. Este dispositivo de infusão é fechado firmemente em torno da cápsula, é injectada água na primeira face da cápsula, a bebida é produzida no volume fechado da cápsula e uma bebida extraída pode ser descarregada de uma segunda face da cápsula e recolhida num receptáculo, tal como uma chávena ou copo. 0 documento WO 2005/016093 divulga um dispositivo de infusão tendo uma primeira peça de retenção da cápsula fixa numa estrutura principal e uma segunda peça de retenção da cápsula montada de modo articulado na primeira peça para encerrar e permitir a remoção de uma cápsula. Um tubo está fixo a e liga a peça de retenção rotativa a um abastecimento de água na estrutura. O tubo é flexível para permitir a rotação da segunda peça fixa ao tubo. 1

Foram desenvolvidos dispositivos de infusão para facilitar a introdução de uma cápsula "nova" e remoção após utilização. 0 documento WO 2005/004683 refere-se a um destes dispositivos de infusão que compreende: uma estrutura; uma peça de retenção fixa para a cápsula; uma peça de retenção móvel; a referida peça estando montada relativamente à estrutura num relacionamento deslizante; um mecanismo de junta esférica que proporciona um sistema mecânico que permite fechar de um modo firme e estanque a fluidos as peças de retenção em torno da cápsula, resistindo, igualmente, à contra-força actuando na reabertura e gerada pela pressão interna de extração; e um manipulo para alavancar directamente o mecanismo de junta esférica.

Este dispositivo proporciona um conjunto simples permitindo a introdução da cápsula por queda vertical através de uma passagem na estrutura e remoção da cápsula gasta na mesma direcção que a direcção de introdução.

Embora este dispositivo seja fácil de utilizar e fiável, ainda existem algumas desvantagens. Em particular, o dispositivo pode ser relativamente difícil de fechar pela alavanca e/ou pode não ser suficientemente compacto. A compacidade depende de diversos factores e condicionalismos técnicos que são necessários para um funcionamento apropriado do dispositivo. A cinemática de fecho é tal que é necessária uma alavanca relativamente longa para transferir uma força suficiente para fechar o mecanismo de junta esférica a partir da força manual exercida pelo utilizador sobre a alavanca. A força manual depende do ajuste das forças de fecho do mecanismo de junta 2 esférica que depende da força de aperto exercida em torno da cápsula para proporcionar um sistema estanque a fluidos e resistente à pressão. Consequentemente, de modo a que a força manual permaneça aceitável, o braço de alavanca deve ser aumentado para exercer o binário necessário sobre o mecanismo de junta esférica. Além disso, o comprimento de alavanca necessário para posicionar a alavanca à retaguarda do dispositivo não está tão optimizado, visto que requer que o utilizador estenda o seu braço para agarrar a alavanca a partir de um ponto relativamente afastado da frente da máquina e descreva um grande arco de circulo para fechar o dispositivo. 0 espaço disponível pode não ser suficiente (em particular, em cozinhas exíguas) para acomodar esta concepção de dispositivo ou efectuar uma operação confortável da máquina.

Em determinados sistemas, as forças de fecho devem, também, ser suficientes para permitir que um lado da cápsula seja perfurado. Por exemplo, o lado de entrada da cápsula é perfurado durante o fecho para permitir a introdução do fluido de injecção na cápsula após o fecho. As forças requeridas para perfurar a cápsula podem ser relativamente mais importantes quando o ingrediente está na cápsula numa forma comprimida do que numa forma solta. 0 material de que a cápsula é feita influencia, igualmente, as forças de fecho requeridas do dispositivo. Consequentemente, o aumento da força necessária para perfurar a cápsula, em particular, aquelas contendo uma substância comprimida, impõe ao utilizador um maior esforço no manipulo, a um nível que não é aceitável. Consequentemente, existe uma necessidade de reduzir o esforço sobre o manipulo proporcionando, ao mesmo tempo, a força requerida para perfurar correctamente a cápsula durante o fecho do dispositivo sobre a cápsula. 3

Além disso, o dispositivo conhecido é ligado a uma linha de água que deve ser flexível e suficientemente longa para compensar o deslocamento da peça de retenção móvel durante os ciclos de fecho/abertura. A extensão da linha de água requer, deste modo, um volume interno da estrutura relativamente grande para evitar que a linha seja apertada ou dobrada, o que poderia causar problemas de interrupção do fluxo de água ou de controlo de caudal.

Face aos problemas acima, é um objectivo da presente invenção propor um dispositivo que, de acordo com diversas formas de realização possíveis, requer relativamente menos força de fecho manual para um mesmo braço de alavanca ou requer um braço de alavanca menor para uma mesma força, para fechar as peças de infusão de um modo firme em torno da cápsula.

Existe necessidade de um dispositivo que proporcione, igualmente, forças elevadas de fecho sobre a cápsula para perfurar e/ou proporcionar um acoplamento de vedação suficientemente apertado no dispositivo sem interferir com a facilidade de fecho e um nível de esforço manual que permaneça aceitável para o utilizador.

Existe, também a necessidade de um dispositivo simples e de custo reduzido, sem afectar os condicionalismos técnicos, em particular, a necessidade de forças de fecho relativamente elevadas.

Existe a necessidade de um dispositivo que possa ser construído com uma concepção mais compacta conservando, ao mesmo tempo, a eficiência de fecho e fiabilidade do dispositivo de 4 ao mesmo infusão existente, em particular, proporcionando, tempo, um fecho estanque a fluidos e resistente à pressão.

Estes objectivos são alcançados por meio das características das reivindicações independentes. As reivindicações dependentes desenvolvem com mais pormenor a ideia central da presente invenção.

Um primeiro aspecto da invenção refere-se a um dispositivo de infusão, para a infusão de uma cápsula contendo um ingrediente de bebida, como definido na reivindicação 1.

Numa forma de realização, o dispositivo de infusão compreende: uma estrutura principal, uma primeira peça de retenção da cápsula, uma segunda peça de retenção da cápsula para reter, pelo menos parcialmente, a cápsula; sendo a referida peça de retenção da cápsula móvel relativamente à primeira peça de retenção da cápsula na estrutura e ligada à estrutura por um mecanismo de fecho compreendendo um mecanismo de junta esférica, para se mover de uma posição aberta, na qual as duas peças estão afastadas uma da outra para permitir a introdução da cápsula entre as duas peças, e uma posição fechada, na qual a primeira e segunda peças de retenção estão fechadas em torno da cápsula; - um manipulo formando um meio de alavanca configurado para activar, através do mecanismo de fecho, a segunda peça de retenção, da posição aberta para a posição fechada e vice versa, 5 o mecanismo de fecho compreendendo meios adicionais de transmissão de força associados ao manipulo configurados para desmultiplicar a força aplicada pelo manipulo sobre o mecanismo de junta esférica que compensa o aumento da força necessária para fechar as peças de fecho sobre a cápsula.

Num primeiro modo, os meios de transmissão de força compreendem alavancas de força adicionais, adaptadas para desmultiplicar a força do manipulo sobre o mecanismo de junta esférica.

Esta configuração oferece a oportunidade para uma concepção mais compacta. Visto que é necessária menos força para um mesmo braço de alavanca, o manipulo manual pode ser encurtado e posicionado de um modo mais eficaz e conveniente.

Num modo possivel, o mecanismo de junta esférica é composto por, pelo menos, um par de tirantes, de um modo preferido, dois pares de tirantes colocados em paralelo, os quais estão ligados numa primeira extremidade à peça de retenção móvel e a outra extremidade fixa em rotação à estrutura. A segunda extremidade do referido, pelo menos um, par de tirantes está, também, ligada em rotação aos meios de transmissão de força, em vez de estar ligada em rotação directamente ao manipulo. Em consequência, uma unidade de ângulo (i. e., um delta A de 1 grau) no curso angular da alavanca transferirá o esforço para um menor deslocamento do mecanismo de junta esférica no final do curso angular do manipulo; (i. e., onde o "ponto duro" do mecanismo de junta esférica deve ser superado), do que no inicio do curso angular. Isto resulta em serem aplicados menores esforços manuais sobre o manipulo quando o ponto duro é superado; consequentemente, 6 proporcionando a oportunidade de reduzir o braço de alavanca em comparação com os sistemas existentes de um dado binário.

Num modo, o manipulo é colocado numa posição relativamente por cima e à frente do ponto da transmissão posterior que está fixo à estrutura. Verificou-se que esta confiquração é mais eficiente para a transmissão apropriada dos esforços através dos meios de transmissão de força enquanto contribui, ao mesmo tempo, para uma concepção de infusão compacta. Na realidade, os meios de transmissão de força estendem-se substancialmente por cima do mecanismo de junta esférica, entre este e o manipulo; consequentemente, actuando pela desmultiplicação da força no mecanismo de junta esférica sem ocupar demasiado espaço adicional. 0 manipulo descreve uma menor trajectória em forma de arco durante o funcionamento e fica, também, mais acessível ao utilizador.

De um modo preferido, o manipulo está, também, articulado no lado superior da estrutura, em particular, ao longo de um eixo. Mais uma vez, isto contribui para a eficácia das forças envolvidas e para a ergonomia do dispositivo.

Além disso, o manipulo pode ser mais curto em comprimento do que o comprimento do conjunto formado pela segunda peça de retenção e pelo mecanismo de junta esférica, quando em extensão, na posição de fecho. Em particular, o manipulo pode ser mais curto do que o comprimento do conjunto sem detrimento da facilidade de um utilizador adulto fechar o dispositivo. Por exemplo, o manipulo pode ser 25% mais curto ou mais.

Por exemplo, os meios de transmissão de força estão configurados, relativamente ao manipulo e ao mecanismo de junta 7 esférica, de modo a que, pelo menos, os últimos 50 por cento do curso do manipulo sejam utilizados para deslocar o curso do mecanismo de junta esférica cerca de, ou menos, do que os últimos 20%, de um modo mais preferido, menos do que os últimos 10%. O curso do mecanismo de junta esférica é determinado, deste modo, como sendo a distância transversal ou "vertical" percorrida pelo ponto de articulação relativamente a um eixo passando através dos dois eixos das extremidades rotativas dos meios de tirante.

De um modo preferido, o dispositivo de infusão pode ser orientado para poder executar uma introdução e remoção ou ejecção fáceis da cápsula. Para tal, a segunda peça de retenção está preparada para deslizar numa direcção substancialmente horizontal no interior da estrutura. O dispositivo pode, ainda, compreender uma passagem adaptada para a queda vertical da cápsula entre as duas peças de retenção. Consequentemente, a introdução da cápsula pode ser efectuada de um modo semelhante a um mealheiro. Meios de retenção da cápsula são, igualmente, proporcionados entre as duas peças de retenção para reter a cápsula numa posição predefinida antes do fecho. Estes meios de retenção podem ser idênticos às soluções descritas no documento WO 2005/004683.

Numa outra forma de realização, a unidade de extração para a extração de uma cápsula contendo ingredientes de bebida compreende uma estrutura e um primeiro e segundo elementos de retenção da cápsula para encerrar, pelo menos parcialmente, a cápsula durante a extração. O primeiro elemento de retenção pode ser móvel ao longo da estrutura entre uma posição aberta e uma fechada relativamente ao segundo elemento de retenção. É proporcionado um mecanismo de fecho para atuar o primeiro elemento de retenção entre as duas posições, compreendendo um elemento de actuação. 0 mecanismo de fecho compreende meios de engrenagem capazes de transferir o binário proporcionado pelo elemento de actuação para forças de translação de fecho sobre o primeiro elemento de retenção.

De um modo preferido, os meios de engrenagem são configurados de modo a que a relação de transmissão varie progressivamente durante a rotação permitindo, consequentemente, compensar o aumento da força exigida para perfurar e/ou encerrar firmemente a cápsula pelas peças de retenção.

Os meios de engrenagem podem compreender um par de engrenagens de dentes rectos tendo secções transversais não-circulares. Em particular, cada engrenagem de dentes rectos tem um raio transversal maior e os raios transversais respectivos estão posicionados em relação de engrenamento a cerca de 90 graus um do outro. O elemento de atuação é, de um modo preferido, um manipulo ou, de modo alternativo, pode ser um motor com um veio motriz. Uma outra vantagem da invenção pode ser, na realidade, oferecer a oportunidade de reduzir o esforço a ser exercido por um motor para um dispositivo de extração motorizado; consequentemente fazendo economias significativas no custo do motor e/ou consumo de energia.

Num aspecto principal da invenção, o dispositivo de infusão para a extração de uma cápsula contendo um ingrediente de bebida compreende: 9 uma estrutura principal, uma primeira peça de retenção da cápsula, uma segunda peça de retenção da cápsula para reter, pelo menos parcialmente, a cápsula; a referida peça de retenção da cápsula sendo móvel relativamente à primeira peça de retenção da cápsula, meios de abastecimento de água, ligados à segunda peça de retenção, configurados para injetar água na referida peça, caracterizado por: os meios de abastecimento de água compreenderem uma parte de tubo compensatória de comprimento que é fixa relativamente à estrutura ao passo que a segunda peça de retenção se pode mover relativamente à referida parte de tubo compensatória de comprimento.

Consequentemente, a parte de tubo compensatória de comprimento dos meios de abastecimento de água, que é necessária para compensar o movimento relativo da parte de retenção desde a posição fechada do dispositivo à de abertura, destina-se a permanecer numa configuração relativamente estática. Esta configuração dos meios de abastecimento de água permite eliminar o volume necessário para absorver o deslocamento do tubo durante a abertura do dispositivo. 0 comprimento do tubo pode, também, ser significativamente reduzido. 0 tubo da água é submetido a menores esforços mecânicos, tais como dobragem ou torções repetidas que podem afectar as condições de infusão (pressão, 10 caudal, temperaturas,...) e, consequentemente, a sua vida útil é aumentada. A parte de tubo compensatória de comprimento está montada, relativamente à segunda peça de retenção, de modo a introduzir-se, pelo menos parcialmente, na peça de retenção à medida que a peça de retenção se move para a posição aberta. A parte de tubo compensatória de comprimento pode deslizar, pelo menos parcialmente, numa passagem da peça de retenção da cápsula à medida que a referida peça de retenção se move na direcção da sua posição de abertura. A passagem pode ser formada por um tubo oco de metal que faz parte ou está ligado à peça de retenção e pode guiar a parte de tubo em acoplamento deslizante, ao mesmo tempo que reduz os esforços mecânicos na própria parte de tubo. Num modo possível, uma parte do tubo de compensação move-se no interior da peça de retenção para ajudar a ejectar a cápsula da peça de retenção quando as peças de retenção são abertas. Outras vantagens, características e objectivos da presente invenção tornar-se-ão evidentes a partir da seguinte descrição pormenorizada de formas de realização preferidas da presente invenção, conjuntamente com as figuras dos desenhos anexos. A Fig. 1 mostra, em perspectiva, um dispositivo de infusão para uma máquina de produção de bebidas que pode ser modificado para implementar a presente invenção mostrada na Fig. 10, A Fig. 2 mostra uma vista em corte transversal e longitudinal do dispositivo de infusão da Fig. 1, A Fig. 3 mostra, em perspectiva, o dispositivo de infusão das Figs. 1 e 2, mas na posição aberta. 11 A Fig. 4 mostra uma vista em perspectiva simplificada do dispositivo de infusão, sem a estrutura e em posição aberta. A Fig. 5 é uma vista lateral da Fig. 4, A Fig. 6 mostra uma vista em perspectiva simplificada do dispositivo de infusão na posição intermédia, A Fig. 7 é uma vista lateral da Fig. 6, A Fig. 8 mostra uma vista simplificada em perspectiva do dispositivo de infusão em posição fechada,

Fig. 9 é uma vista lateral da Fig. 8, A Fig. 10 mostra uma vista em corte transversal de uma variante da invenção compreendendo os meios fixos para o tubo de compensação, A Fig. 11 mostra uma vista em perspectiva de um dispositivo de infusão que pode ser modificado para implementar a invenção, na posição aberta, para ai introduzir uma cápsula, A Fig. 12 mostra a forma de realização da Fig. 11 numa vista em perspectiva com a parede lateral removida, A Fig. 13 mostra uma vista em perspectiva com a parede lateral removida do dispositivo de infusão da Fig. 11 em posição fechada, A Fig. 14 mostra uma vista lateral feita ao longo de um plano vertical mediano do dispositivo de infusão da Fig. 11, 12 A Fig. 15 mostra uma vista lateral feita ao longo de um plano vertical mediano do dispositivo de infusão da Fig. 11 em posição fechada, A Fig. 16 mostra uma vista esquemática da relação variável de transmissão dos meios de engrenagem da forma de realização das Figs 12 a 15.

Antes de referir em pormenor as figuras dos desenhos anexos, são dadas as seguintes definições para maior clareza: - 0 termo "bebida" abrange líquidos bebíveis e líquidos comestíveis, tais como (mas não limitados a) sopas e semelhantes. 0 termo "cápsula" é qualquer receptáculo incluindo um ingrediente de bebida em forma seca, líquida, sólida ou outra. A cápsula pode ter um invólucro rígido ou um invólucro flexível. Pode ser feita de um mesmo material ou de materiais diferentes. Pode ser hermeticamente fechada (e. g., um corpo e uma membrana de alumínio) ou não (e. g., parcial ou totalmente porosa). 0 termo "infusão" e "dispositivo de infusão" referem-se a, respectivamente, todos os tipos de interacções entre um líquido e ingredientes, tais como extracção sob pressão, mistura, dissolução, infusão, etc., e módulos técnicos como parte de uma máquina de bebidas capaz de processar uma cápsula para proporcionar o processo de infusão. A relação espacial do dispositivo de infusão pode, igualmente, ser modificada sem sair do âmbito da invenção. Em 13 particular, embora o dispositivo de infusão seja descrito numa disposição horizontal e sejam feitas referências às "direcções frontais" e "posteriores" para facilitar a compreensão; o dispositivo poderia estar disposto noutra configuração espacial, i. e., vertical ou inclinada.

As Figs. 1 e 2 mostram uma vista geral de uma primeira forma de realização do dispositivo de infusão ou módulo. 0 dispositivo de infusão para uma cápsula pode ser integrado em diferentes máquinas de produção de bebidas, em especial, máquinas de café. Pode constituir um módulo independente que apenas necessita de ser ligado a um abastecimento de água pressurizada (fornecida, e. g., a partir de uma bomba ligada a um termobloco, caldeira ou outro tipo de aquecedor). 0 dispositivo 1 de infusão da invenção compreende uma estrutura 2 principal feita, em geral, de um material durável, tal como alumínio, aço inoxidável, cobre ou plástico rígido ou suas combinações. A estrutura desenvolve-se na frente do dispositivo por uma descarga 3 de distribuição de bebida e na retaguarda do dispositivo, por um invólucro 4 de configuração substancialmente tubular. A estrutura desenvolve-se, portanto, de um modo substancialmente horizontal, ao longo do plano I mediano horizontal. A descarga de distribuição inclui um canal interno que está configurado para recolher a bebida e distribuí-la para baixo, no sentido A. 0 dispositivo compreende, ainda, partes de retenção da cápsula, respectivamente, uma primeira parte 5 de retenção ou frontal e uma parte 6 de retenção posterior; cooperando ambas, 14 em conjunto, para reter a cápsula no lugar durante o processo de infusão. As partes 5, 6 de retenção estão configuradas, ainda, para formar um invólucro no lado de injecção de água da cápsula; permitindo, desse modo, que a água entre no invólucro para interagir com o ingrediente na cápsula. 0 invólucro é, de um modo preferido, estanque a fluidos ao longo das bordas 7 periféricas das partes; sendo a impermeabilidade aos fluidos obtida por uma força suficiente da parte 6 de retenção posterior, encostando a uma borda da cápsula e pressionando-a na direcção da borda da parte de retenção frontal. Para uma vedação apropriada, pode ser proporcionada uma junta 8 na parte 6 de retenção posterior ou como parte da própria cápsula, como descrito no documento EP 1654966. A parte de retenção posterior pode ser uma placa tendo elementos salientes que rasgam ou perfuram uma membrana da cápsula quando uma pressão suficiente se tiver desenvolvido no interior do invólucro. A bebida pode ser descarregada através dos canais e furos executados na própria placa e/ou na superfície e/ou lado da placa. Outros princípios de infusão são possíveis, tais como a pré-abertura do lado de distribuição da cápsula e a filtração da bebida através de um filtro na placa, por exemplo. A parte 5 de retenção frontal está, de um modo preferido, fixa na estrutura, por exemplo, é introduzida de modo fixo numa aresta 9 formada entre a descarga 3 de distribuição e o invólucro 4. A parte 6 de retenção posterior tem a forma de uma gaiola com uma cavidade 10 interna que envolve o corpo da cápsula e está associada a meios 11 de abastecimento de água dispostos 15 para injectar água na cavidade e, consequentemente, na cápsula, formando com a cavidade o invólucro estanque a fluidos. No fundo da cavidade 10, estão alojados elementos 12 perfurantes, tais como lâminas, para abrir a cápsula e permitir que a água pressurizada entre na cápsula. A água pode ser injectada em qualquer ponto na cavidade, tal como num lado ou no fundo através de uma entrada 13 de água. Os meios de abastecimento de água incluem, ainda, meios 14 de tubo para transportar a água de um aquecedor para a entrada, uma válvula 15 de contra-pressão para controlar a pressão no dispositivo e para evitar o refluxo e um conector 16 estanque. A parte 6 de retenção posterior é móvel na estrutura 2 para poder mover-se, entre uma posição de abertura, permitindo que a cápsula seja introduzida entre as duas partes 5, 6 e uma posição fechada para extrair a cápsula. A parte de retenção pode mover-se ao longo de uma trajectória de fecho, desde a posição de abertura para a de fecho que não é, de um modo necessário, inteiramente linear. De um modo preferido, a trajectória não é inteiramente linear. Em particular, a trajectória de fecho tem uma primeira parte que está ligeiramente deslocada relativamente ao eixo O que passa através do centro da parte de retenção frontal. Tem uma segunda parte que está centrada ao longo do eixo O. A variação para um movimento puramente linear da trajectória de fecho tem a função de mover a cápsula de uma posição de introdução descentrada para uma posição de infusão. A cápsula é retida em pré-posição através de meios de retenção que podem ser forçados durante o fecho das partes de retenção. Quando as peças de retenção forem reabertas, a cápsula que já não está retida pelos meios de retenção pode cair para baixo por acção da gravidade. Este modo de introdução e pré-posicionamento da cápsula já foi descrito com todos os pormenores no documento 16 WO 2005/004683 AI que mostra uma solução adequada para reter a cápsula durante o fecho (i. e., página 2, linhas 36 à página 7, linhas 26).

Para guiar a parte de retenção na trajectória de fecho, a parte de retenção inclui, por exemplo, pinos 17 laterais que se projectam para fora e são guiados ao longo de sulcos 18, orientados longitudinalmente, proporcionados ao longo do lado do invólucro. Os sulcos são formados com uma primeira (retaguarda) e segunda (frontal) partes; com a primeira parte estando ligeiramente deslocada relativamente ao eixo das partes de retenção no estado fechado do dispositivo.

Como é, igualmente, visível na Fig. 3, a estrutura é dotada de uma passagem 19 superior disposta para receber a cápsula. 0 perfil da passagem 19 pode ser adaptado à forma da cápsula a ser recebida no lado de introdução correcto. Como é visível na Fig. 2, a estrutura compreende, também uma passagem 20 inferior para descartar a cápsula gasta, uma vez o processo de infusão terminado e a parte de retenção posterior reaberta. Como já mencionado, a cápsula cai para baixo, por acção da gravidade porque já não está retida por meios de retenção da cápsula, quando a parte de retenção posterior reabre. A disposição de fecho cinético do dispositivo de infusão que constitui uma ideia central da invenção será agora descrita relativamente às Figs. 4 a 9.

Em primeiro lugar, o dispositivo de infusão destina-se a ser fechado manualmente por um manipulo 21 que está posicionado no lado superior do dispositivo e articulado em rotação ao longo de um eixo 22 fixo ao lado superior da estrutura. 17 A parte de retenção posterior está associada a um mecanismo 23 de junta esférica que é conhecido "per se". Este mecanismo permite mover a parte 6 de retenção e travá-la firmemente no lugar por um efeito de "articulação" uma vez superado um "ponto duro" que corresponde à extensão do mecanismo numa configuração angular ligeiramente invertida relativamente à sua posição dobrada. Para tal, este mecanismo compreende, de um modo preferido, dois pares 24, 25 de tirantes 26, 27. Os dois pares estão colocados em paralelo em cada lado da parte de retenção, de modo a oferecer uma resistência elevada aos esforços de torção. Os primeiros tirantes 26 ou frontais estão unidos no eixo 28 da extremidade frontal, no lado da parte 6 de retenção posterior e, na outra extremidade, a um eixo 29 de articulação livre, aos segundos tirantes 27 ou da retaguarda do mecanismo de junta esférica. 0 segundo tirante 27 da retaguarda é, em seguida, unido por um eixo 30 da extremidade posterior a um meio de transmissão de força cuja estrutura e a função será descrita em seguida. Os dois tirantes 26, 27 estão, deste modo, unidos ao longo de um eixo 29 de articulação livre que tem a capacidade de se mover verticalmente e horizontalmente à medida que os eixos CO 30 frontais e posteriores são afastados durante 0 fecho do dispositivo de infusão. Pode observar-se que os eixos 28, 30 frontais e posteriores sao, respectivamente, guiados e ligados à estrutura, ao passo que o eixo 29 de articulação não está. O eixo 28 frontal projecta-se através do pino 17 lateral no sulco lateral 18. O eixo 30 posterior é estático relativamente à estrutura permitindo suportar as forças de reacção quando a parte de retenção é empurrada para a frente, para a parte de retenção frontal. 18

Como é visível na Fig. 2, é proporcionado um sistema de controlo de força dos meios de junta esférica para permitir compensar as tolerâncias de fabrico e controlar, de um modo preciso, a sua força de fecho. Para tal, os dois tirantes 26, 27 são unidos por um eixo 50/caixa 51 de ligação. É proporcionada uma agulha 53 para controlar a posição do eixo 50 na caixa 51 de modo a ajustar a força necessária para fechar o mecanismo de junta esférica. A posição da agulha 53 é ajustável longitudinalmente ao longo de uma rosca 54 complementar e pode ser movida por meio de chave de fendas ou uma chave de bocas. Uma bobina 52 pode, além disso, ser proporcionada para impedir que a agulha se desatarraxe durante a utilização do dispositivo de infusão, o que, de outra forma, afectaria a força de fecho do dispositivo de infusão. O manipulo não está directamente articulado no eixo 30 posterior do mecanismo 23 de junta esférica mas está ligado a um meio 31 intermédio de transmissão de força, cuja função é desmultiplicar a força do manipulo para o mecanismo de junta esférica. Este mecanismo é formado por, pelo menos, dois segundos pares 32, 33 de tirantes 34, 35 ligados, respectivamente, a cada lado do manipulo e do mecanismo de junta esférica. Cada par de tirantes compreende um tirante 34 superior ligado, através de um eixo 36 de articulação livre superior, ao manipulo e um tirante 35 inferior, mais curto, ligado ao tirante superior através de um eixo 37 de articulação intermédio, livre e ligado de modo fixo ao mecanismo 23 de junta esférica num determinado ângulo B fixo, e. g., de cerca de 110-130 graus.

Consequentemente, o movimento do manipulo 21 em rotação a partir da posição de abertura (Figs. 4-5) no sentido do fecho (Figs. 7-8 e, finalmente, Figs. 8-9) forçará os meios 31 de transmissão a dobrar-se no eixo 37 de articulação intermédio, 19 transferindo, consequentemente, uma força para o mecanismo de junta esférica que aumenta enquanto o ângulo A de dobragem dos meios 31 diminui. Em consequência, a força exercida pelos meios de transmissão de força no mecanismo de junta esférica para passar o "ponto duro", entre as posições intermédias da Fig. 7 e a posição de fecho da Fig. 9, é mais elevada do que a força no inicio da operação de fecho (i. e., entre a abertura da Fig. 5 e a intermédia da Fig. 7) . De modo igualmente comparativo, o deslocamento Ad2 vertical do mecanismo de junta esférica no final do processo de fecho, ao passar de uma forma em "V" aberto para a forma em "V" invertido (Fig. 9), é muito menor do que o deslocamento Adi da posição aberta para a intermédia (Fig. 7). 0 deslocamento Ad2 exerce-se ao longo de um intervalo A2 angular funcional do manipulo que é ainda relativamente importante (Fig. 7). Consequentemente, a relação ΔΑ/Ad entre o ângulo de rotação do manipulo e o deslocamento do mecanismo de junta esférica (ou, de modo equivalente, o deslocamento relativo das partes de retenção) tende a aumentar à medida que o manipulo é actuado para baixo, para a posição de fecho.

Naturalmente, os meios de transmissão de força poderiam ser substituídos por meios equivalentes que podem diferir na sua forma, mas que exercem a mesma função de desmultiplicação da força (i. e., o mesmo efeito primário). A Fig. 10 refere-se a uma variante do dispositivo de infusão de acordo com a invenção. O melhoramento consiste nos meios de abastecimento de água ao dispositivo de infusão da cápsula. Os meios 11 de abastecimento de água compreendem uma parte 3 8 de tubo de compensação do comprimento que é inamovível relativamente à estrutura, ao passo que a parte 6 de retenção posterior se move durante a abertura e fecho contra a peça de 20 retenção frontal. A parte de tubo compensatória de comprimento é, por exemplo, uma parte de tubo que se estende, de um modo preferido, para trás, numa configuração rectilinea. 0 tubo pode ser flexível ou semi-rígido, mas a sua rigidez deve ser determinada para permitir que o próprio tubo se introduza na parte 6 de retenção enquanto a parte estiver aberta (i. e., movida na direcção da retaguarda), mas não demasiado rígido para evitar bloquear a abertura do dispositivo.

Na sua extremidade 39 frontal, a parte de tubo 38 pode ser montada numa relação deslizante na parte 6 de retenção. Mais particularmente, a parte de retenção pode incluir uma passagem 40 tubular, tal como uma parte alargada numa manga rígida. A ligação da extremidade 39 frontal na passagem é uma ligação estanque a fluidos, mas deslizante; necessitando, consequentemente, de um ou mais elementos 41 de vedação introduzidos no interior da passagem, tais como juntas tóricas e semelhantes. A extremidade posterior 42 da parte de compensação do tubo pode ser unida de modo fixo a uma parte 49 de ligação e reorientação, que tem a função de mudar a direcção do tubo conforme necessário. No caso actual, a parte de compensação do tubo 38 pode ser um invólucro rígido, oco, com uma entrada 42 para receber um tubo 43 de abastecimento de fluido a montante que traz o fluido do aquecedor de água e uma descarga 44 para receber a extremidade unida posterior dos meios de tubo de compensação. O invólucro pode abranger a habitual válvula 45 de contra-pressão, se necessário, a qual é, normalmente, proporcionada mais a jusante dos meios de abastecimento de água, i. e., imediatamente antes da cavidade de infusão. São proporcionados elementos 46, 47 de vedação e acessórios 48 21 apropriados, para assegurar uma ligação estanque a fluidos apropriada através do invólucro.

Quando a parte 6 de retenção posterior é movida para trás, a parte de compensação do tubo que está fixa pela sua extremidade posterior 42, mas livre na sua extremidade 39 frontal introduzir-se-á na passagem e, eventualmente, na cavidade 10 de infusão. A extremidade frontal da parte pode ser reforçada com plástico, metal e/ou fibras para melhorar a sua durabilidade. Toda a parte pode, igualmente, ser feita ou reforçada nestes materiais. A extremidade pode, igualmente, ser ligeiramente alargada para melhorar o esforço de vedação na direcção radial quando novamente no sitio, em acoplamento de vedação com a passagem para o abastecimento de água. A extremidade 39 frontal da parte de compensação do tubo 38 pode projectar-se no interior da cavidade 10 interna da peça 6 de retenção quando a peça de retenção é movida para trás durante a reabertura do dispositivo de infusão. A parte de compensação do tubo pode, deste modo, ajudar a remover a cápsula da cavidade. Quando a peça 6 de retenção é movida para trás, a cápsula pode estar, ainda, acoplada pelos elementos 12 de perfuração causando, deste modo, a permanência da cápsula encravada na cavidade. Consequentemente, a parte de compensação do tubo pode empurrar a cápsula para ficar desacoplada dos elementos de perfuração à medida que a peça de retenção está a deslizar para trás.

Um outro dispositivo de infusão é agora descrito relativamente às Figs. 11 a 16. 22 0 dispositivo compreende uma estrutura 60 principal que pode ser composta por uma parte esquerda 61 da estrutura, uma parte direita 62 da estrutura, uma parte 63 superior da estrutura (e. g. , para estabilidade) e uma parte 64 frontal de descarga de bebida. A estrutura pode ser totalmente fabricada em plástico ou em metal ou numa combinação de plástico e metal. As partes podem ser feitas de partes injectadas ou extrudidas. O dispositivo nas Fig. 11 a 13 compreende dois elementos de retenção, respectivamente um primeiro e segundo elementos 65, 66 de retenção; os quais estão posicionados numa relação espacialmente afastada na posição aberta da Fig. 12, para permitir a introdução de uma cápsula 9 no dispositivo.

De acordo com um aspecto da invenção, um elemento 6 7 de retenção da cápsula é proporcionado no intervalo aberto entre os elementos de retenção, para receber e guiar a cápsula na sua descida e segurá-la numa pré-posição no dispositivo de infusão. O elemento 67 de retenção está disposto para manter a cápsula durante o fecho do dispositivo de infusão e para permitir a ejecção da cápsula durante a reabertura do dispositivo de infusão.

Uma descrição pormenorizada do principio para reter e ejectar a cápsula no dispositivo de infusão é dada no pedido de patente Europeia co-pendente, apresentado no mesmo dia que o presente pedido e intitulado: "Brewing device with a capsule holder for facilitating insertion and removal of capsule". 23

Na forma de realização divulgada, o primeiro elemento de retenção é montado de modo deslizante ao longo da estrutura, i. e., as duas partes 65, 66 laterais, para ser capaz de movimento alternado ao longo de um eixo I mediano substancialmente longitudinal. 0 segundo elemento 66 de retenção é colocado na estrutura numa posição não móvel, i. e., posição fixa. Consequentemente, para fechar os elementos 65, 66 de retenção sobre a cápsula 67, o primeiro elemento 65 de retenção é forçado a aproximar-se do segundo elemento 66 de retenção até uma posição onde pode formar um acoplamento estanque a fluidos com o segundo elemento de retenção na posição fechada da

Fig. 13. 0 dispositivo de infusão tem um mecanismo 68 de fecho, compreendendo um elemento 69 de accionamento e meio 70 de transmissão de força que transfere a força exercida por ou sobre o elemento 69 de accionamento para o primeiro elemento de retenção. O elemento 69 de accionamento pode ser uma alavanca manual. A alavanca transfere o binário à medida que é aplicado pelo utilizador directamente para o meio 68 de transmissão de força. O meio de transmissão de força compreende meios de engrenagens de dente rectos que são concebidos para transferir o binário da alavanca para forças de translação para o elemento 65 de retenção.

Mais particularmente, os meios 70 de engrenagens de dentes rectos consistem num par de engrenagens 71, 72 que acoplam através de engrenamento e estão ligadas em rotação à estrutura, i. e., as partes 61, 62 esquerdas e direitas da estrutura, respectivamente, a um eixo 73 posterior e eixo 74 frontal. A engrenagem 71 posterior representa a engrenagem mandante que recebe o binário da alavanca e que força a engrenagem frontal, ou engrenagem 72 mandada, a rodar. A engrenagem 72 frontal está ligada aos meios 75 de tirante num ponto 76 de articulação montado transversalmente na engrenagem frontal que está desviado do centro 74 axial da engrenagem frontal. Os meios 75 de tirante podem ser um par de tirantes laterais ligados, respectivamente, à engrenagem 72 frontal através do referido ponto 76 de articulação e ao primeiro elemento 65 de retenção através de um ponto 77 de articulação frontal. Em consequência do curso angular na alavanca, e. g., um curso de cerca de 90 graus, as engrenagens são postas em rotação transferindo, desse modo, forças de translação através dos meios 75 de tirante para o primeiro elemento 65 de retenção. Os meios de tirante e a engrenagem frontal formam um meio de junta esférica que se dobra no ponto 76 de articulação. Além disso, de acordo com um modo preferido, os meios de engrenagem de dentes rectos são concebidos para proporcionar uma relação variável de transmissão. A relação de transmissão representa a razão entre as velocidades de entrada da engrenagem mandante e a velocidade de saída da engrenagem mandada, como ilustrado na Fig. 16. A relação de transmissão é obtida directamente pela razão dos raios (rl/r2) no ponto de engrenamento. De acordo com a invenção, a razão dos raios, rl/r2, varia progressivamente durante os cursos angulares dos meios de engrenagem, consequentemente, igualmente durante o curso angular da alavanca, proporcionando, portanto, uma velocidade de saída variável na engrenagem mandada que é transferida, como uma velocidade variável de translação de fecho, para o primeiro elemento de retenção.

De um modo preferido, a engrenagem de dentes rectos é concebida de tal modo que a relação de transmissão proporciona um binário de saída progressivamente crescente e, inversamente, 25 uma velocidade de rotação de saída decrescente. Este binário de saída crescente transfere forças de translação crescentes para o primeiro elemento de retenção e, inversamente, uma redução da velocidade de fecho do primeiro elemento de retenção na direcção do segundo elemento de retenção.

Consequentemente, são aplicadas maiores forças de fecho quando são mais desejadas, i. e., no final do movimento de fecho. A modificação das forças de saída é obtida, igualmente, sem modificar significativamente a força de entrada exercida sobre a alavanca; consequentemente, facilitando o fecho manual do dispositivo.

Para tal, o raio rl (no ponto de engrenamento) da engrenagem mandante torna-se menor e o raio r2 (no ponto de engrenamento) da engrenagem mandada torna-se maior durante 0 curso angular do mecanismo de fecho no sentido do fecho (Sentido A na Fig. 16). A relação é tal que rl é maior do que r2 no início do movimento de fecho e rl é menor do que r2 no final do movimento de fecho.

Por exemplo, a relação rl/r2 de transmissão pode variar de 5:1 a 1:5.

De modo a obter relações de transmissão variáveis, as engrenagens podem ter uma secção transversal não circular, com um eixo longitudinal mais longo e um eixo transversal mais curto.

Por exemplo, as engrenagens têm uma secção transversal elipsoidal. Para tal, cada engrenagem de dentes rectos tem um raio transversal maior. Os respectivos raios transversais 26 maiores das engrenagens de dentes rectos estão, deste modo, posicionados a cerca de 90 graus um do outro.

As Fig. 14 e 15 ilustram, respectivamente, o estado aberto e o estado de fecho do dispositivo. No estado aberto, a alavanca 69 está posicionada substancialmente na posição erguida e o primeiro elemento 65 de retenção está afastado do segundo (fixo) elemento 66 de retenção. 0 raio rl da engrenagem mandante é máximo visto que o raio r2 da engrenagem mandada é mínimo. Pelo menos uma das engrenagens, e. g. a engrenagem mandada, pode, também, compreender uma curvatura interna na região da sua dimensão menor, de modo a reduzir a distância entre os pontos de articulação e ter uma concepção mais compacta. Quando a alavanca é actuada para baixo fechando o dispositivo, a relação de transmissão irá variar, criando uma força crescente progressiva e uma desaceleração da velocidade de fecho no elemento de retenção. No final do curso angular da alavanca (Fig. 15), i. e., uma trajectória angular de cerca de 90 graus, a relação de transmissão dos meios de engrenagem é invertida e a força torna-se máxima e, portanto, a velocidade torna-se mínima. O dispositivo de infusão compreende, ainda, um meio 78 de assistência à ejecção na forma de um punção que aplica uma força de ejecção para soltar a cápsula da superfície interna do primeiro elemento de retenção. A cápsula pode permanecer unida à superfície, por exemplo, devido aos elementos perfurantes estarem engatados na cápsula. Consequentemente, o meio 78 de assistência à ejecção está coordenado com a abertura dos elementos de retenção sobre a cápsula, para garantir que aplica a força de ejecção à medida que o elemento de retenção reabre. Para tal, o meio de assistência à ejecção é guiado pelos meios de engrenagem. O punção do meio de assistência à ejecção tem uma 27 extremidade mandada e é posterior acoplada directamente pela empurrado em translação pela engrenagem. engrenagem

Lisboa, 25 de Maio de 2012 28

Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo (1) de infusão para a infusão de uma cápsula contendo um ingrediente de bebida, compreendendo: uma estrutura (2) principal, uma primeira peça (5) de retenção da cápsula, uma segunda peça (6) de retenção da cápsula para reter, pelo menos parcialmente, a cápsula; sendo a referida peça de retenção da cápsula móvel relativamente à primeira peça de retenção da cápsula, meios (42) de abastecimento de água ligados à segunda peça (6) de retenção configurados para injetar água na referida peça, caracterizado por: os meios (42) de abastecimento de água compreenderem uma parte (38) de tubo compensatória de comprimento que é fixa relativamente à estrutura (2), ao passo que a segunda peça (6) de retenção se pode mover relativamente à referida parte (38) de tubo compensatória, estando a parte (38) de tubo compensatória montada relativamente à segunda peça (6) de retenção de modo a introduzir-se, 1 pelo menos parcialmente, na peça de retenção, à medida que a peça de retenção se move para a posição aberta.
2. 2. Dispositivo de infusão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a parte (38) de tubo compensatória de comprimento ser configurada para compensar o movimento relativo da peça (6) de retenção de uma posição fechada para uma de abertura do dispositivo (1).
3. 3. Dispositivo de infusão de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a parte (38) de tubo compensatória de comprimento deslizar, pelo menos parcialmente, numa passagem (40) da peça (6) de retenção da cápsula ao mover-se para a sua posição de abertura.
4. 4. Dispositivo de infusão de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a passagem (40) ser formada de um tubo oco de metal que faz parte de, ou está ligado à, peça (6) de retenção e guia a parte (38) de tubo em engate de deslizamento ao mesmo tempo que reduz as tensões mecânicas sobre a própria parte de tubo.
5. 5. Dispositivo de infusão de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por a parte (38) de tubo ter uma peça (39) frontal que está montada em relacionamento deslizante na segunda peça (6) de retenção.
6. 6. Dispositivo de infusão de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a segunda peça (6) de retenção incluir uma passagem (40) tubular, tal como a parte alargada numa manga rigida. 2
7. 7. Dispositivo de infusão de acordo com a reivindicação 6, em que a peça (39) frontal do tubo (42) e a passagem (40) tubular na segunda peça (6) de retenção formam uma ligação deslizante estanque a fluidos, tendo um ou mais elementos (41) de vedação introduzidos num interior da passagem, os referidos um ou mais elementos (41) de vedação compreendendo opcionalmente junta(s) tórica(s).
8. 8. Dispositivo de infusão de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por o tubo (38) compensatório se mover no interior da peça (6) de retenção para auxiliar na ejecção da cápsula da peça (6: ) de retenção quando as peças (5,6) de retenção são abertas.
9. 9. Dispositivo de infusão de acordo com a reivindicação 8, em que a peça (6) de retenção compreende elementos (12) perfurantes, estando a parte (38) compensatória configurada para desengatar a cápsula dos elementos perfurantes.
10. 10. Dispositivo de infusão de acordo com qualquer reivindicação anterior compreendendo uma cápsula, em que a segunda peça (6) de retenção retém, pelo menos parcialmente, a cápsula e em que a segunda peça de retenção se pode mover relativamente à referida parte (38) de tubo compensatória.
11. 11. Dispositivo de infusão de acordo com a reivindicação 10, em que o tubo (38) compensatório se move no interior da peça (6) de retenção para assistir na ejecção da cápsula da peça (6) de retenção quando as peças (5, 6) de retenção são abertas. 3
12. 12. Dispositivo de infusão de acordo com a reivindicação 11, em que a peça (6) de retenção compreende elementos (12) perfurantes, estando a parte (38) compensatória configurada para desengatar a cápsula dos elementos perfurantes. Lisboa, 25 de Maio de 2012 4