ES2211759T3 - Dispositivo de infusion para maquina de cafe. - Google Patents

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.

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.

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.