ES2211759T3 - Dispositivo de infusion para maquina de cafe. - Google Patents
Dispositivo de infusion para maquina de cafe.Info
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Abstract
Un dispositivo de infusión para una máquina destinada a preparar infusiones a partir de una sustancia en polvo comprimida, estando comprendido dicho dispositivo por un miembro móvil (2) que tiene una cavidad longitudinal (3) con la que coopera al menos un pistón (5) para definir un lado de una cámara de infusión, y que está asociado con medios de impulsión (8, 9, 18, 19) para provocar la traslación axial de dicho miembro móvil desde una posición de carga de una dosis de dicha sustancia en polvo hasta una posición de infusión y, desde esta última, a una posición de expulsión de la dosis utilizada de esa sustancia, teniendo dicho pistón (5) una cabeza (27) que comprende dos miembros telescópicamente conectados (27A, 27B) que definen un asiento de una junta de estanqueidad (31) y disponiendo de superficies exteriores conformadas de modo que, durante dicha traslación desde la posición de carga a la posición de infusión, un extremo de un primer miembro (27A) de dichos dos miembros (27A, 27B) seacopla a la junta (31) y provoca una expansión radial de la misma para asegurar el ajuste cuando el dispositivo está en la posición de infusión, caracterizado porque dicha cabeza (27) está provista además, en una región contigua a un filtro (28) contra el cual se puede comprimir la sustancia en polvo, de una junta suplementaria (34) que actúa como anillo rascador para eliminar de las paredes de la cavidad (3) durante la traslación del miembro móvil (2) desde la posición de infusión a la posición de expulsión, los residuos de la sustancia en polvo utilizada que estén adheridos a dichas paredes.
Description
Dispositivo de infusión para máquina de café.
La presente invención se refiere a máquinas
automáticas para hacer infusiones, en particular para hacer cafés
exprés, y más particularmente se refiere a un dispositivo de
infusión para una máquina de este tipo.
Algunas clases de máquinas para hacer infusiones
incluyen un dispositivo de infusión formado por una cámara de
infusión destinada a recibir la sustancia en polvo, y un par de
pistones enfrentados, que penetran en la cámara de una forma
ajustada y entre los cuales se comprime el polvo. Unos conductos
apropiados suministran agua caliente para preparar la infusión de
tal modo que el agua pase a través del polvo, y recogen y trasladan
la infusión al exterior de la máquina.
Ejemplos de dispositivos de infusión de este tipo
son los que se describen en las patentes US-A 4 852
472 y BE-A 745 939.
Según el primer documento, la cámara de infusión
consiste en la cavidad interna de un cilindro al que se hace
deslizar verticalmente arrastrando de este modo al primer pistón y
haciéndolo bajar hasta el segundo pistón para comprimir el café
para la infusión. El primer pistón se mantiene entonces en posición
de compresión durante al menos parte de la carrera de retorno del
cilindro para expulsar la dosis de café utilizada al final del
tiempo de filtración.
En el dispositivo descrito en el segundo
documento, la cámara de infusión está formada como un cilindro de
eje horizontal, al que se hace deslizar horizontalmente en relación
con un primer pistón fijo. El segundo pistón es un pistón móvil y
se lleva al interior de la cámara para comprimir el café molido
contra el primer pistón. Al terminar el tiempo de filtración, el
pistón móvil se sale de la cámara y el cilindro se lleva a una
posición tal que la dosis de café utilizada puede hacerse caer al
espacio libre entre los pistones.
En las dos soluciones conocidas que acaban de
exponerse, la cabeza de un pistón (el pistón móvil con el cilindro
según el primer documento, y el pistón fijo según el segundo
documento) se mantiene en contacto de cierre con la superficie
interna de la cámara durante un desplazamiento de ésta, llevando a
los componentes del dispositivo a la posición de expulsión de la
dosis de café utilizada. Por consiguiente, la junta de estanqueidad
en esta cabeza actúa también como rascador para eliminar los
residuos de café, si los hubiera, que se adhieren a las paredes de
la cámara. Esto implica un elevado desgaste de la junta. En cuanto
al otro pistón, que se desplaza al interior de la cámara y sale de
ella, tiene también el inconveniente del desgaste de la junta
debido al rozamiento contra la boca de la cámara.
La Solicitud de Patente Italiana N° TO
2000A000503 presentada el 31.05.2000 describe un dispositivo de
infusión con una cámara móvil, cuya superficie interior coopera con
un pistón móvil y un pistón fijo. Para reducir el desgaste de la
junta, se propone que las cabezas de ambos pistones comprendan dos
miembros telescópicamente conectados entre los cuales se dispone la
junta de estanqueidad. La conexión telescópica y la forma de las
superficies exteriores son tales que durante el movimiento relativo
de los componentes del dispositivo, el extremo libre de un miembro
del pistón se acopla a la junta y provoca una expansión radial de
la misma en el momento en que hace falta el ajuste; de lo
contrario, la junta se queda en condición no expandida, en la cual
no está en contacto con la superficie interior de la cámara. En la
patente FR-A-2 202 668, se describe
un dispositivo de infusión similar.
Sin embargo, en la condición de junta no
expandida, la acción de rascado no se realiza y, por consiguiente,
existe el riesgo de que al final del ciclo de trabajo siga habiendo
residuos de café en la cámara de infusión.
El objeto de la invención es proporcionar un
dispositivo de infusión en el que se previene el desgaste excesivo
de la junta al mismo tiempo que se sigue asegurando la limpieza de
la cámara de infusión al final del ciclo de trabajo.
Esto se consigue, según la presente invención,
separando la acción de cierre de la de eliminación de los residuos
de la sustancia en polvo.
Más particularmente, el dispositivo de infusión
según la invención comprende un miembro móvil con una cavidad
longitudinal con la que coopera al menos un pistón para definir un
lado de una cámara de infusión, y medios de impulsión para provocar
la traslación axial de dicho miembro de manera que se mueve desde
una posición de carga de una dosis de una sustancia en polvo para
hacer infusiones hasta una posición de infusión y, desde esta
última, a una posición de expulsión de la dosis utilizada de la
sustancia, disponiendo dicho pistón de una cabeza que comprende dos
miembros telescópicamente conectados que definen un asiento para
una junta de estanqueidad y teniendo superficies exteriores
conformadas de tal modo que, durante la compresión del polvo, uno
de dichos dos miembros se acopla a la junta y provoca una expansión
radial de la misma para asegurar el ajuste cuando el dispositivo
está en la posición de infusión. El dispositivo se caracteriza
porque uno de dichos dos miembros tiene, en una región próxima a un
filtro contra el que se comprime la sustancia en polvo, otra junta
que actúa como anillo rascador para eliminar de las paredes de la
cavidad, durante la traslación del miembro móvil desde la posición
de infusión a la posición de expulsión, los residuos de la
sustancia en polvo utilizada que estén adheridos a dichas
paredes.
Para una mejor comprensión, se hace referencia a
los dibujos que se acompañan y que muestran las realizaciones
preferidas de la invención y en los que:
- la Figura 1 es una perspectiva de un
dispositivo de infusión incorporando la presente invención; y
- las Figuras 2 a 4 son vistas posteriores, en
sección transversal vertical axial, del dispositivo de infusión, en
tres fases distintas de trabajo.
La descripción que sigue se refiere, a modo de
ejemplo, a un dispositivo de infusión cuya estructura general se
conoce por la Solicitud de Patente Italiana antes mencionada.
En relación con la Figura 1, el dispositivo de
infusión señalado, en general, con el número de referencia 1,
comprende un miembro horizontalmente móvil o cámara 2, con una
cavidad interior 3 (que se muestra en las Figuras 2 a 4) destinado
a recibir la dosis de café molido o de otra sustancia en polvo. Un
primer pistón 4, que también se mueve horizontalmente, y un segundo
pistón fijo 5 que coopera con la cavidad para definir la cámara de
infusión real.
La cámara móvil 2 se desliza sobre guías 6, 7 por
la acción de un eje roscado 8 accionado por un motor, que no se
ilustra, a través de un engranaje reductor del que las Figuras 2 a
4 muestran el engranaje final 9, integrado al eje 8. Este último
engrana con un manguito interiormente roscado 10, integrado a un
eje hueco 11, a su vez asegurado al cuerpo de la cámara móvil 2. Las
guías 6, 7 se fijan a soportes 12, 13 sostenidos por un bastidor
14, y el eje 8, a su vez, se monta en cojinetes 15 (Figuras 2 a 4)
situados en el soporte 13.
La cámara móvil 2 tiene un conducto superior 16
para introducir en la cámara de infusión 3 café molido descafeinado
procedente de un depósito, que no se ilustra, y un par de aberturas
laterales o conductos enfrentados 17 (sólo uno de los cuales puede
verse en los dibujos) para introducir café molido normal que procede
de molinillos laterales, que tampoco se ilustran.
Asimismo, el pistón móvil 4 se monta por
deslizamiento en guías 6, 7 y es accionado por un eje 18 que tiene
en un extremo un engranaje 19, el cual se acopla al engranaje 9 del
eje 8 que impulsa la cámara móvil 2, de tal forma que los dos ejes
giran simultáneamente en direcciones opuestas, para trasladar
simultáneamente la cámara móvil 2 y el pistón móvil 4 en direcciones
opuestas. Asimismo, el eje 18 está sostenido por el soporte 13 a
través de cojinetes 32 similares a los cojinetes 15.
El pistón móvil 4 tiene un cuerpo 20 de forma
lobulada, cuya parte central está asociada a un manguito roscado 21
que se acopla al eje 18, en tanto que un par de lóbulos laterales
tiene aberturas por las que pasan las guías 6, 7. El cuerpo 20 está
conectado, a través de radios 22, a la cabeza del pistón 23, que
puede encajar de forma ajustada en la cámara de infusión 3. El
ajuste se garantiza por medio de una junta tórica 24.
Como ilustran las Figuras 2 a 4, la cabeza 23
está provista en su extremo libre de un filtro en forma de disco 25
para el café y tiene un conducto axial 26 para introducir agua
caliente, suministrada a través de tubos, que no se ilustran. La
cabeza 23 comprende dos miembros telescópicamente conectados 23A,
23B, de los que el miembro 23A va fijo a radios 22 y puede
deslizarse sobre el miembro 23B que lleva en su extremo el filtro
25. La región del filtro 25 tiene un diámetro mayor que la parte
restante del miembro 23B y forma una pestaña que define, junto con
el extremo libre del miembro 23A, un asiento para la junta tórica
24. Dicho extremo libre está conformado de modo que provoca una
expansión radial de la junta tórica 24 al acoplarse a ella. Una
configuración de este tipo, conocida como tal por la patente
FR-A 2 202 668, permite mantener la junta tórica 24
en condición no expandida hasta que la junta tórica entra en la
cavidad 3, evitando de este modo el desgaste de la junta tórica
debido a su rozamiento contra la boca de la cavidad 3. Un resorte
23C tiende a mantener los miembros 23A, 23B en condición de reposo,
en la cual la junta tórica 24 no está sometida a esfuerzo por el
miembro 23A.
El pistón fijo 5, montado en el soporte 12, tiene
una cabeza 27 que comprende también dos miembros telescópicamente
conectados 27A, 27B y está equipada con un filtro en forma de disco
28 para el café. El miembro 27A está integrado a una varilla 29
provista de un conducto axial 30 que se extiende a lo largo de toda
su longitud y cuyo propósito es trasladar la infusión preparada
fuera del dispositivo de infusión 1. El miembro 27B está montado por
deslizamiento en el miembro 27A, venciendo la acción de un resorte
33 dispuesto en un asiento formado en el vástago 29 alrededor del
conducto 30. Como el miembro 23B de la cabeza 23 del pistón fijo 4,
el miembro 27B tiene una parte de diámetro mayor que lleva el
filtro 28 y que forma una pestaña que define, junto con el extremo
libre del miembro 27A, un asiento para la junta tórica 31. Dicho
extremo libre está conformado para provocar, al acoplarse a la
junta tórica 31, una expansión radial de la misma que haga que la
junta tórica se adhiera a las paredes de la cavidad 3 en la zona
donde se requiere realmente el ajuste.
Además, una segunda junta 34, consistente en un
anillo de sección transversal rectangular, está dispuesta en dicha
parte de pestaña para eliminar de las paredes de la cavidad 2,
durante una fase de expulsión del café utilizado, los posibles
residuos que queden adheridos a las mismas paredes.
Preferentemente, el tamaño longitudinal de la
cavidad 3 y las longitudes de carrera de los ejes 8, 18 son tales
que la junta 34 queda siempre dentro de la cavidad 3 y en
correspondencia con la boca de la cavidad 3 en la fase de expulsión
del café utilizado.
A continuación se describirá el funcionamiento
del dispositivo de infusión con referencia a las Figuras 2 a 4, que
muestran las posiciones de los distintos componentes del
dispositivo de infusión en las fases de carga del café molido (Fig.
2), máxima compresión e infusión (Fig. 3) y expulsión del café
utilizado (Fig. 4). A título de ejemplo, supondremos que las
posiciones de los distintos componentes en la fase de carga
coinciden con las posiciones que toman los mismos componentes en
condiciones de reposo de la máquina. Por ello, cuando se acciona la
máquina, las aberturas 16 y 17 quedan ya en correspondencia con las
salidas de los alimentadores del café molido, no siendo necesario
el desplazamiento inicial de la cámara móvil 2 ni del pistón móvil
4. Sin embargo, es evidente que la posición de reposo podría ser
diferente; por ejemplo, podría coincidir con la posición de
expulsión.
Como muestra la Figura 2, en la fase de carga, la
cámara móvil 2 y el pistón móvil 4 se encuentran en puntos
intermedios de sus carreras. En particular, la cámara móvil 2 está
en tal posición que la cabeza 27 del pistón fijo 5 queda en el
interior de la cavidad 3, en un punto entre las salidas de los
conductos 16, 17 y la boca de la cavidad 3 frente al soporte 12,
mientras que la cabeza 23 del pistón móvil 4 se mantiene
parcialmente introducida en la cavidad 3, quedando la junta tórica
24 contigua a la boca de la cavidad 3, pero todavía fuera de esa
cavidad 3. En tales condiciones, la cavidad 3 forma una cámara de
infusión cerrada, y la dosis de café puede introducirse a través del
conducto 16 o 17.
Una vez introducida la dosis de café deseada, los
ejes 8, 18 giran provocando el desplazamiento de la cámara móvil en
la dirección de la flecha A de la Figura 3, y el desplazamiento
simultáneo del pistón móvil 4 y, por consiguiente, el deslizamiento
de la cabeza 23 dentro de la cavidad 3, en la dirección de la
flecha B de la Figura 3. Durante la parte inicial de dicho
deslizamiento, los extremos libres de los miembros 23A, 27A, de las
cabezas 23, 27 de los pistones 4, 5 no están acoplados a las juntas
tóricas 24 y 31 que, consecuentemente, no están expandidas. Por
consiguiente, la junta tórica 24 no roza ni contra la boca de la
cavidad 3, mientras está introducida en esa cavidad, ni contra las
paredes interiores de la misma una vez dentro de dicha cavidad.
Análogamente, la junta tórica 31 no roza contra las paredes
interiores de la cavidad 3. Por consiguiente, ninguna de las juntas
tóricas está sujeta a desgaste.
Al mismo tiempo, debido al desplazamiento de la
cámara móvil 2, la distancia entre la cabeza 27 del pistón fijo y
la boca de la cavidad 3 frente al soporte 12 va reduciéndose
progresivamente. Al final del desplazamiento de la cámara móvil 2 y
del pistón móvil 4, el dispositivo de infusión 1 ha tomado la
posición que ilustra la Figura 3. La cabeza 23 del pistón móvil está
a la mínima distancia de la cabeza 27 del pistón fijo 5 que, a su
vez, ha llegado a la boca de la cavidad 3 frente al soporte 12. Esa
posición es la de máxima compresión del polvo.
La aproximación de la cabeza 23 a la posición de
máxima compresión provoca el deslizamiento del miembro 23A sobre el
miembro 23B y la compresión del resorte 23C. Consecuentemente, el
miembro 23A hace presión sobre la pestaña extrema del miembro 23B,
provocando la expansión de la junta tórica 24. La expansión radial
de esta última asegura el ajuste a las paredes interiores de la
cavidad 3. La máxima expansión de la junta tórica 24 se alcanza al
llegar a la posición de máxima compresión. Al mismo tiempo, la
cabeza 23 empuja a la cabeza 27 de forma que el miembro 27B se
desliza dentro del miembro 27A venciendo la acción del resorte 33.
Por consiguiente, el extremo libre del miembro 27B empieza a
deslizarse dentro del miembro fijo 27A, lo que provoca la expansión
radial de la junta tórica 31. Una vez alcanzada la posición de
máxima compresión, la junta tórica 31 asegura el ajuste a las
paredes interiores de la cavidad 3.
En estas condiciones, la máquina queda preparada
para la introducción del agua de infusión. La rotación de los ejes
8, 18 se detiene y el agua caliente se introduce en el conducto 26.
El agua pasa a través del filtro 25 y del café comprimido, y, a
continuación la infusión fluye y atraviesa el filtro 28 y pasa por
el conducto 30.
Al final del tiempo deseado de filtración (que se
establece de cualquier forma apropiada), los ejes 8, 18 vuelven a
ser accionados, pero en sentidos inversos con respecto a la fase de
compresión. La cámara móvil 2 y el pistón móvil 4 se desplazan, así,
en las direcciones de las flechas C, D de la Figura 4,
respectivamente. Durante ese desplazamiento, los resortes 23C, 33
llevan de nuevo a ambos miembros de las cabezas de pistón a sus
posiciones de reposo, de forma que las juntas tóricas 24, 31 dejan
de estar en contacto con las paredes interiores de la cavidad 3.
Además, durante el desplazamiento de la cámara móvil 2 en la
dirección de la flecha C, la junta 34 elimina los residuos de café,
si los hubiera, que se adhieren a las paredes de la cámara.
Cuando los ejes 8, 18 alcanzan el extremo de ese
nuevo desplazamiento, el dispositivo de infusión se encuentra en la
condición de expulsión del café utilizado, como muestra la Figura
4. El pistón móvil 4 está contiguo al soporte 13 y queda
completamente fuera de la cavidad 3, en tanto que la cámara móvil 2
está contigua al soporte 12. La cabeza 27 del pistón fijo 5 se
halla situada en correspondencia con el extremo de la cavidad 3, a
distancia del soporte 12, estando el filtro 28 fuera de la cavidad 3
y la junta 34 en correspondencia con la boca de la cavidad.
Consecuentemente, el café utilizado que se separa de los filtros y
los residuos de café, si los hubiera, eliminados por la junta 34,
pueden caer por gravedad en el espacio libre entre las cabezas
enfrentadas 23, 27. La cámara móvil 2 y el pistón móvil 4 pueden
ser llevados entonces nuevamente a la posición ilustrada en la
Figura 2 y la máquina queda preparada para un nuevo ciclo.
La descripción precedente muestra claramente que
la invención asegura una buena limpieza del dispositivo sin
desgaste inútil de las juntas tóricas 24, 31. En la práctica, las
juntas tóricas se expanden y quedan en contacto con la pared de la
cavidad, sustancialmente sólo durante el tiempo de filtración,
cuando las cabezas están fijas; por el contrario, durante el
desplazamiento relativo de la cámara 2 y de las cabezas 23, 27, las
juntas tóricas no están expandidas y, por consiguiente, no rozan
contra las paredes. Además, se evita el desgaste de la junta tórica
24 debido a su rozamiento contra la boca de la cavidad 3.
Como se ha dicho, se prefiere que la cabeza 27
del pistón fijo se mantenga siempre dentro de la cavidad 3 durante
el funcionamiento. Sin embargo, si la configuración fuera tal como
para hacer que la cabeza se salga completamente de la cavidad 3, la
construcción en dos partes de la cabeza 27 evitaría interferencia
entre la junta tórica 31 y la boca, como ocurre con la cabeza 23
del pistón móvil. Respecto a la junta 34, la acción de rascado exige
una presión contra la pared de la cavidad inferior a la requerida
por la acción de cierre. Por ello, incluso si la junta 34 está
permanentemente en contacto, sustancialmente, con las paredes, el
desgaste es menor. Además, si se desea, la junta 34 podría ser de
un material más resistente al desgaste que el que se usa para las
juntas tóricas 24,
31.
31.
Se apreciará que, en aras de la sencillez, no se
ilustran los medios de control para poner en funcionamiento y
detener los motores impulsores de los ejes, para dosificar e
introducir la sustancia en polvo en la cámara de infusión, para
calentar el agua, etc. Por otra parte, dichos medios no quedan
afectados por la presente invención y son bien conocidos de los
expertos en esta técnica.
Es evidente que la descripción precedente sólo se
hace como ejemplo no limitador y que quedan dentro del alcance de
la invención todos los cambios y modificaciones que pueda sugerir
la experiencia del experto en esta técnica. En particular, la
invención es aplicable no sólo a la estructura aquí descrita a
título de ejemplo, sino también a cualquier dispositivo de infusión
en el que existe una traslación relativa entre una cámara móvil y
un pistón cuya cabeza coopera para definir un lado de una cámara de
infusión y para eliminar durante la fase de expulsión de la
sustancia utilizada, los posibles residuos adheridos a las paredes
de la cámara de infusión.
Claims (6)
1. Un dispositivo de infusión para una máquina
destinada a preparar infusiones a partir de una sustancia en polvo
comprimida, estando comprendido dicho dispositivo por un miembro
móvil (2) que tiene una cavidad longitudinal (3) con la que coopera
al menos un pistón (5) para definir un lado de una cámara de
infusión, y que está asociado con medios de impulsión (8, 9, 18,
19) para provocar la traslación axial de dicho miembro móvil desde
una posición de carga de una dosis de dicha sustancia en polvo
hasta una posición de infusión y, desde esta última, a una posición
de expulsión de la dosis utilizada de esa sustancia, teniendo dicho
pistón (5) una cabeza (27) que comprende dos miembros
telescópicamente conectados (27A, 27B) que definen un asiento de
una junta de estanqueidad (31) y disponiendo de superficies
exteriores conformadas de modo que, durante dicha traslación desde
la posición de carga a la posición de infusión, un extremo de un
primer miembro (27A) de dichos dos miembros (27A, 27B) se acopla a
la junta (31) y provoca una expansión radial de la misma para
asegurar el ajuste cuando el dispositivo está en la posición de
infusión, caracterizado porque dicha cabeza (27) está
provista además, en una región contigua a un filtro (28) contra el
cual se puede comprimir la sustancia en polvo, de una junta
suplementaria (34) que actúa como anillo rascador para eliminar de
las paredes de la cavidad (3) durante la traslación del miembro
móvil (2) desde la posición de infusión a la posición de expulsión,
los residuos de la sustancia en polvo utilizada que estén adheridos
a dichas
paredes.
paredes.
2. Un dispositivo de infusión según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha junta
suplementaria (34) está dispuesta en un asiento formado en una
pestaña extrema de dicho segundo miembro (27B) al que va fijo el
filtro (28).
3. Un dispositivo de infusión según las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque dicha junta
suplementaria (34) tiene una sección transversal sustancialmente
rectangular.
4. Un dispositivo de infusión según cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
uno, al menos, de dichos pistones (5) es un pistón fijo, cuya
cabeza (27) se mantiene dentro de dicha cavidad (3) durante todo un
ciclo de trabajo del dispositivo de infusión.
5. Un dispositivo de infusión según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha
junta suplementaria (34) está dispuesta en dicha pestaña y en una
posición tal que, en dicha posición de expulsión, la junta queda
dentro de la cavidad (3), sustancialmente en correspondencia con
una boca de cavidad, en tanto que dicho filtro está fuera de la
cavidad.
6. Un dispositivo de infusión según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha
máquina para preparar infusiones de una sustancia en polvo
comprimida es una máquina para hacer café exprés.
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