ITBA20070054A1

ITBA20070054A1 - Perfezionamento di macchine per l'erogazione di caffe' espresso mediante l'utilizzo di cialde monodose di caffe' macinato

Info

Publication number: ITBA20070054A1
Application number: IT000054A
Authority: IT
Inventors: Giovanni Spinelli
Original assignee: Spinel Srl
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-14
Also published as: US8408119B2; US20100132565A1; EP2166905B1; WO2009010997A2; WO2009010997A3; EP2166905A2; JP2010533053A

Description

Descrizione tecnica sintetica dell'invenzione industriale dal titolo:

Perfezionamento di macchine per Perogazione di caffè espresso mediante l utilizzo di cialde monodose di caffè macinato

Macchina per caffè in cialda monodose comprendente un’incastellatura, una leva esterna (1) di manovra, un beccuccio erogatore di caffè, un corpo portacialda comprendente a sua volta una porzione superiore (11) ed una porzione inferiore (13), uno scambiatore di calore (10), mezzi di controllo e regolazione, mezzi di azionamento, mezzi di supporto, mezzi di fissaggio, mezzi di tenuta e caratterizzata dal fatto che il movimento della leva (Γ) trascina in rotazione un acceleratore (19) che impedisce l’accumulo di calcare nel circuito idrico e di riscaldamento dell’acqua, aH’intemo dello scambiatore.

Descrizione tecnica dell'invenzione industriale dal titolo:

Perfezionamento di macchine per l’erogazione di caffè espresso mediante Putilizzo di cialde monodose di caffè macinato

Oggetto della presente invenzione è un perfezionamento di una macchina per l'erogazione di caffè espresso mediante l'utilizzo di cialde monodose di caffè macinato.

Le macchine per caffè di questa tipologia utilizzano un particolare filtro monodose a forma di cialda, contenente caffè torrefatto opportunamente macinato, dosato e pressato.

Le macchine per caffè a cialda presenti sul mercato richiedono, di solito, numerosi interventi di manutenzione dovuti a diverse problematiche. Innanzitutto, il ciclo di riscaldamento ed il flusso dell’acqua a temperatura dì circa 90°C producono intasamenti da calcar dovuti alla staticità dei componenti utilizzati. Inoltre, il posizionamento dei componenti meccanici per il comando e la chiusura dei due portaci al da è causa di usura delle parti meccaniche per effetto delle incrostazioni (legate alle perdite di acqua) che ne bloccano il movimento.

Scopo della presente invenzione è perfezionare le macchine per caffè con filtro a cialda eliminando gli inconvenienti sopra esposti. A tale scopo è stato innanzitutto ideato uno scambiatore di calore dotato di sistema autopulente e di un innovativo profilo idrodinamico. L’inserimento di un’elettrovalvola a tre vie, inoltre, consente di far fluire l’acqua durante l’erogazione del caffè e successivamente di svuotare il circuito idrico e di lubrificare l’acceleratore. L'effetto lubrificante è ottenuto attraverso i residui di caffè nell'acqua di scarico. Anche il sistema di comando per il serraggio meccanico dei due portacialda è stato perfezionato, introducendo un movimento a compressione. Infine, è stato ideato un sistema di controllo della forza di serraggio, mediante l’applicazione di due registri collocati sui rispettivi portacialda, allo scopo di assicurare una perfetta tenuta durante l’erogazione del caffè.

Questi scopi ed i conseguenti vantaggi, nonché le caratteristiche del trovato secondo la presente invenzione, risulteranno più chiaramente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di un suo modo preferito di realizzazione, riportato a titolo esemplificativo, ma non limitativo, con riferimento ai disegni nei quali:

• la Figura 1 mostra la macchina per caffè, lato sinistro esterno; • la Figura 2 mostra la macchina in vista frontale;

• la Figura 3 mostra la macchina per caffè, lato sinistro interno; · la Figura 4 mostra una sezione longitudinale nella mezzeria; • la Figura 5 mostra lo scambiatore di calore e l’acceleratore; • Sa Figura 6 mostra i due portacialda nella versione maggiorata con cialda da 14 g;

• la Figura 7 rappresenta lo scambiatore di calore nella versione maggiorata, secondo un mOdo di realizzazione alternativo della macchina;

• la Figura 8 è un termostato a bulbo da utilizzarsi in combinazione con lo scambiatore di calore della figura precedente;

· la Figura 9 mostra il gruppo colonnette di guida — boccole in ottone, per il modo di realizzazione della macchina secondo le Figg. 7 e 8;

• la Fig. 10, infine, mostra il portacialda inferiore secondo un terzo modo di realizzazione della macchina.

Con riferimento alle suddette figure, la macchina per caffè con filtro a cialda, oggetto della presente invenzione comprende un incastellatura dalla cui sagoma fuoriescono una leva esterna (1) di manovra e un beccuccio erogatore dì caffè. Per l'estrazione del caffè la cialda di caffè monodose viene introdotta e serrata tra un portacialda superiore (1 1) ed un portacialda inferiore (13). Le dimensioni e il profilo di questi portacialda sono idonee per alloggiare una cialda da 7g conforme ai comuni standard di produzione sul mercato (ESE) e per l’erogazione di un solo caffè. La leva esterna (1 ) è fissata, mediante un grano filettato (2), ad una manovella (3) la quale è solidale ad un albero orizzontale (4) per mezzo di un grano filettato (5), posizionato sulla staffa superiore (6). Ad un’estremità della manovella (3) è ricavata una forcella (3 A), che permette il collegamento, con accoppiamento mobile attraverso uno spinotto cilindrico (7), ad una bielletta (8), che all’estremità opposta, mediante un secondo spinotto cilindrico (9), si collega con accoppiamento mobile ad uno scambiatore di calore (10). Il movimento della leva (1) verso il basso mette in moto il leverismo “bielletta-manovella”. L’albero (4) ruotando, muove la manovella (3) e la bielletta (8) che spinge in direzione verticale e verso il basso lo scambiatore (10), a cui è fissato con accoppiamento filettato di qualità un portacialda superiore (11). La planarità e concentricità del serraggio tra il portacialda superiore (1 1 ) ed inferiore (13) nella fase di chiusura è assicurato dall’accoppiamento mobile di qualità tra scambiatore e colonnette di guida (12).

Inoltre, il movimento della leva (1 ) trascina in rotazione un acceleratore (19) mediante una leva di comando acceleratore (22) fissata da un lato concentricamente sulfacceleratore (fiderò) e dall’altro agganciata, con un sistema a snodo, ad una leva fissa (23) solidale ad una staffa superiore (6). La rotazione dell’acceleratore, che avviene ogni qualvolta si aziona la leva (l)per aprire e chiudere il gruppo impedisce l’accumulo di calcare nel circuito idrico e di riscaldamento dell’acqua. L’applicazione di un’elettrovalvola (21) a tre vie consente lo scarico immediato dell'acqua in pressione presente all'interno dello scambiatore. In questa fase l’acqua residua sulla cialda trascina con sé parti di grasso di caffè che ha un effetto lubrificante per l’acceleratore (19) migliorandone, quindi, la rotazione all'interno dello scambiatore di calore(lO), Lo svuotamento dell’acqua dal circuito idrico di riscaldamento diminuisce notevolmente la formazione di depositi calcarei che tenderebbero ad intasare i passaggi dell'acqua all'interno dello scambiatore.

Il serraggio della cialda tra i due portacialda superiore (1 1 ) ed inferiore (13) cosi come la tenuta idrica durante l’erogazione del caffè, è garantita da più elementi concorrenti.

Il primo è costituito dalla regolazione dell’angolo di rotazione dell’albero (4), possibile mediante vite di registro (14) che svolge anche la funzione di fine corsa. Ciò garantisce un serraggio meccanico stabile ed impedisce che la pressione determinata dal pompaggio dell’acqua e dalla temperatura di esercizio:, spinga verso l’alto il portacialda superiore ( i l). Il secondo elemento è costituito da un O-ring (15), collocato in apposita sede ricavata sui portacialda superiore, che per mezzo della sua elasticità contribuisce ad assicurare la tenuta. Il terzo è rappresentato dalla possibilità di regolazione di entrambi i portacialda in modo separato e concorrente. Il portacialda inferiore (13) è regolabile mediante una vite ( 16) che con movimento rotatorio (in senso orario o antiorario) riduce o aumenta la distanza dal portacialda superiore ( 1 1); successivamente alla regolazione il fissaggio è determinato da un grano filettato ( 18) allocato su una piastra portacialda (17). La regolazione del portacialda superiore avviene mediante movimento rotatorio (in senso orario o antiorario) dello stesso, attraverso l’accoppiamento filettato con il cicler (20) allocato sullo scambiatore; tale regolazione aumenta o riduce la distanza dal portacialda inferiore consentendo una registrazione più fine.

La macchina in oggetto presenta alcuni interessanti modi di realizzazione alternativi dettati da specifiche richieste di mercato, riguardanti essenzialmente il gruppo caffè.

Un secondo modo di realizzazione della macchina consente l’erogazione contemporanea di due caffè. Essa può avvenire solo utilizzando una cialda di caffè da 14g (il doppio della normale cialda di caffè). L’utilizzo della cialda comporta la riprogettazione del portacialda superiore (1 1 ’) ed inferiore (13’) da 14g (Figg. 6a, 6b), che presentano dimensioni in larghezza differenti rispetto a quelli da 7g tali da non poter essere montati sul normale gruppo caffè. Più in particolare, cambia l’interasse delle colonnette guida (12’) dello scambiatore (10’) e devono essere riprogettati l’albero di comando orizzontale (4), la forcella (3A) e la piastra portacialda (17). Inoltre, aumentano le dimensioni delle colonnette ( 12’), della leva di chiusura del gruppo ( I ) e della biel letta (8) per far fronte all’aumento di forza generato dalle dimensioni più grandi del portacialda da 14g. Ovviamente la necessità di aumentare l’interasse delle colonnette comporta l’utilizzo di un nuovo scambiatore di calore (10’), E’ questa la modifica più complessa, in quanto la qualità di un caffè espresso dipende dalla capacità dello scambiatore di mantenere quanto più possibile costante la temperatura di erogazione del caffè. L’utilizzo dei portacìalda da 14g porta quindi ad allargare le dimensioni dello scambiatore dì calore (Fig. 7) in modo da avere una superfìcie di contatto maggiore con il portacìalda superiore e dare maggior apporto di calore al portacìalda superiore. Allo stesso tempo, non deve variare molto il volume di ottone dello scambiatore e quindi della massa scaldante al fine di esser quasi certi di ottenere le stesse prestazione dello scambiatore precedente. Le nuove dimensioni dello scambiatore dì calore (più lungo, più basso e più largo rispetto alla precedente variante) rendono conveniente l’utilizzo (si veda la Fig. 8) di un termostato a bulbo (25) disposto lungo la lunghezza dello scambiatore in modo da avere un riferimento di temperatura non più puntuale come si avrebbe con un termostato a contatto, ma distribuito sull’intera superficie dello scambiatore. Il fissaggio del termostato a bulbo sullo scambiatore avviene tramite una staffetta angolare in alluminio progettata in modo da rendere agevole e veloce l’eventuale sostituzione del termostato stesso. Infine, allo scopo di fornire un po’ di calore anche alla parte inferiore del gruppo sono state inserite (Fig. 9) delle boccole in ottone (26) sulle colonnette guida dello scambiatore (12’).

Un terzo modo di realizzazione della macchina consente di poter erogare un caffè fi Iter a partire da una cialda di caffè da 7g e da 14g. Essa richiede (Fig. 10) un nuovo tipo di portacialda inferiore (13”) per entrambe le tipologie di cialda da 7g e da 14g. Il suddetto portacialda presenta nella parte posteriore mezzi di collegamento ad uno scambiatore di calore. In particolare, presenta un foro con filettatura gas da 1/8” sul quale è inserito un raccordo a innesto rapido per permettere il collegamento del portacialda inferiore con uno scambiatore di calore indipendente da quello del gruppo caffè. L’erogazione del caffè filter, infatti, avviene in due fasi distinte: nella prima fase si eroga il classico caffè espresso e nella fase successiva si eroga dell’acqua calda per allungare il caffè espresso. Le due fasi di erogazione del caffè sono gestite come tempi e quantità da una centralina elettronica che aziona le pompe dell’acqua.

Infine, una terza variante della macchina è rappresentata dall’utilizzo del corpo portacialda con portacialda integrato in Acrilonitrìle-Butadiene-Stirene (ABS). In questo modo è possibile ridurre la quantità dei materiali metallici ed ottenere quindi riduzione di costi a parità di qualità del prodotto offerto. In pratica i particolari in esecuzione, i materiali e la forma della macchina di caffè con filtro a cialda o similare potranno in ogni modo variare senza pertanto uscire dall’ambito del trovato e quindi dall’ambito della privativa industriale.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1 ) Macchina per caffè con filtro a cialda comprendente un’incastellatura, una leva esterna (1) di manovra, un beccuccio erogatore di caffè, un corpo portacialda comprendente a sua volta una porzione superiore (1 1 ) ed una porzione inferiore ( 13), uno scambiatore di calore (10), mezzi di controllo e regolazione, mezzi di azionamento, mezzi di supporto, mezzi di fissaggio, mezzi di tenuta e caratterizzata dal fatto che il movimento della leva (1) trascina in rotazione un acceleratore (19) che impedisce l’accumulo di calcare nel circuito idrico e di riscaldamento dell’acqua.
2) Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata, inoltre, da un’elettrovalvola (21) a tre vie che, quando in posizione di apertura, consente l’immissione dell’acqua fredda nel circuito idrico di riscaldamento necessaria per l’erogazione del caffè, mentre nella posizione di chiusura favorisce lo svuotamento del circuito per mezzo di un tubo di teflon (24), ma aspira e scarica anche l’acqua residua dalla cialda.
3) Macchina secondo la rivendicazione I o 2, caratterizzata, inoltre, dal fatto che il serraggio della cialda tra i due portacialda superiore (11) ed inferiore (13) così come la tenuta idrica durante l’erogazione del caffè, è garantita da più elementi concorrenti.
4) Macchina secondo la rivendicazione 3, caratterizzata, inoltre, dal fatto che detto serraggio della cialda tra i due portacialda superiore (1 1) ed inferiore (13) è garantito dalla regolazione dell’angolo di rotazione dell’albero (4).
5) Macchina secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzata, inoltre, dal fatto che detto serraggio della cialda tra i due portacialda superiore (1 1 ) ed inferiore (13) è garantito da un O-ring (15), collocato in apposita sede ricavata sul portacialda superiore.
6) Macchina secondo la rivendicazione 3, 4 o 5, caratterizzata, inoltre, dal fatto che detto serraggio della cialda tra i due portacialda superiore (11) ed inferiore (13) è garantito dalla possibilità di regolazione di entrambi i portacialda in modo separato e concorrente.
7) Macchina secondo la rivendicazione 6, caratterizzata, inoltre, dal fatto che il portacialda inferiore (13) è regolabile mediante una vite (16) che con movimento rotatorio (in senso orario o antiorario) riduce o aumenta la distanza dal portacialda superiore (11) e che, successivamente alla regolazione, il fissaggio è determinato da un grano filettato ( 18) allocato su una piastra portacialda ( 17).
8) Macchina secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzata, inoltre, dal fatto che la regolazione del portacialda superiore avviene mediante il moto rotatorio (in senso orario o antiorario) dello stesso, consentito dall’accoppiamento filettato con un cicler (20) allocato sullo scambiatore.
9) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal futi li zzo di un termostato a contatto.
10) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di consentire l’erogazione contemporanea di due caffè, utilizzando una cialda di caffè da 14g. 1 1) Macchina secondo la rivendicazione 10, laddove l’utilizzo di portacìalda superiore ed inferiore da 14g impongono un interasse maggiore delle colonnette guida ( 12’) dello scambiatore (1 0’) ed un aumento delle dimensioni delle colonnette stesse (12’), della leva di chiusura del gruppo e della bielletta. 12) Macchina secondo la rivendicazione 10 o 1 1, laddove lo scambiatore dì calore ha una superficie di contatto maggiore con il portacìalda superiore senza sostanziali variazioni del suo volume di ottone. 13) Macchina secondo una delle rivendicazioni da 10 a 12, caratterizzata dall<5>utilizzo di un termostato a bulbo (25) disposto lungo la lunghezza dello scambiatore. 14) Macchina secondo una delle rivendicazioni da 10 a 13, laddove le colonnette di guida (12’) sono dotate di boccole in ottone (26). 15) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di poter erogare un caffè filter a partire da una cialda di caffè da 7g e da 14g. 16) Macchina secondo la rivendicazione 15, laddove il portacialda presenta nella parte posteriore mezzi di collegamento con uno scambiatore di calore indipendente da quello del gruppo caffè. 17) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, laddove il corpo portacialda ha un portacialda integrato in Acrilonìtrile-Butadiene-Stirene.