Brevet FR2014423A1 — publié le 19700417

La présente invention se rapporte en général aux appareils de vente et plus particulièrement aux appareils de vente pour la distribution de tasses de café chaud. Les appareils de vente de café jouissent d'une très grande popularité, et lorsqu'ils se trouvent dans les immeubles pour bureaux, les usines, les salles d'attente des gares de chemins de fer et des aéroports, etc., leur usage est presque continu. Ils doivent donc être robustes, faciles à manoeuvrer, et offrir toute sécurité de fonctionnement, L'invention a principalement pour objet de réaliser, pour un tel appareil, un dispositif fonctionnant sous pression pour l'infusion du café, comprenant : une plateforme avec un tamis de filtrage recouvrant un orifice de sortie du café infusé, et entourée d'une surface d'étanchéité, un cylindre d'infusion vertical ouvert aux deux extrémités et disposé au-dessus de cette plateforme, ce cylindre d'infusion, dans sa position de repos, ayant son extrémité inférieure espacée au-dessus de cette plateforme, et dans sa position d'infusion ayant son extrémité inférieure en contact d'étanchéité avec cette surface, un premier servo-dispositif associé à ce cylindre d'infusion, un bouchon pour l'ouverture supérieure du cylindre d'lnfusion, un second servo-dispositif associé à ce bouchon, un dispositif distributeur d'ingrédients pour doser des quantités déterminées de café moulu et d'eau chaude dans le cylindre d'infusion, un dispositif d'application de pression associé au cylindre d'infusion, un dispositif d'élimination de marc de café du tamis de filtrage, et un dispositif de chronométrage pour faire fonctionner à chaque cycle d'infusion et selon une séquence chronométrée, premièrement le premier servo-dispositif pour ^mener le cylindre à sa position d'infusion ; deuxièmement, le distributeur d'ingrédients ; troisièmement, le second servo-dispositif pour amener le bouchon en contact dtet nchéité avec l'ouverture supérieure du cylindre d'infusion ; quatrièmement le dispositif d'application de pression pour introduire de l'air comprimé dans le cylindre d'infusion ; cinquièmement, les premier et second servo-dispositifs pour ramener le cylindre à sa position de repos et enlever le bouchon hors de son contact d'étanchéité avec cette ouverture supérieure; et sixièmement le dispositif d'élimination du marc de café. L'invention ressortira mieux de la description qui va suivre de formes préférées de réalisation représentées, à titre d'exemples seulement, aux dessins annexés, sur lesquels - la fig. 1 est une élévation de côté, partie en coupe, d'un mécanisme d'infusion de l'invention, montrant les diverses parties du mécanisme dans les positions normales ou de repos qu'elles occupent avant le démarrage d'un cycle d'infusion ; - la fig. 2 est une vue similaire à la fig. 1, mais montrant seulement le dispositif d'infusion du café, sans ses commandes, et avec ses parties dans la position assumée au début du cycle d'infusion ; - la fig. 3 est une vue de face du dispositif d'infusion de café, indiquant schématiquement également le dispositif chargeant le cylindre de café et d'eau chaude ;; - la fig. 4 est une vue similaire à la fig. 3, mais montrant le bouchon dans une position différente - la fig. 5 est une vue fragmentaire, en élévation, de l'extrémité inférieure du cylindre d'infusion, avec une raclette représentée dans la position d'élimination du marc de café - la fig. 6 est une vue similaire à la fig. 1, illustrant une autre forme de réalisation du dispositif d'application flair comprimé du mécanisme d'infusion du café ;; - la fig. 7 est une vue similaire à la fig. 1, illustrant une autre forme encore de réalisation du dispositif d'alimentation en air comprimé - la fig. 8 est une vue similaire à la fig. 7, illustrant une autre forme de construction du dispositif d'application de pression au cylindre d'infusion représenté, et - la fig. 9 est une vue similaire à la fig. 1 illustrant une autre forme de réalisation du distributeur d'air comprimé commandé par le dispositif de chronométrage. Le dispositif pneumatique d'infusion-de café, par tasse, de l'invention est particulièrement destiné à l'usage dans les appareils de vente de café commandés par des pièces de monnaie, du type comprenant non seulement le mécanisme d'infusion mais également d'autres dispositifs tels qu'un appareil acceptant les pièces et rendant la monnaie, un réchauffeur d'eau, des récipients pour la crème, le sucre, le chocolat en poudre, la soupe en poudre, un mécanisme distributeur de gobelets, un plateau pour le mélange du café infusé et de la crème et/ou le sucre, et des agencements d'évacuation de la vapeur. Ces dispositifs supplémentaires ne faisant pas partie de l'invention et n'étant pas nécessaires à sa compréhension, seuls seront représentés et décrits le mécanisme d'infusion de café et les commandes associées. On se réfèrera maintenant aux dessins qui représentent un chassies de t8le 10 pourvu de deux parties verticales Il et 12 supportant entre elles une plateforme horizontale 13 portant un filtre 14 situé au-dessus d'un orifice de sortie du café infusé, en forme générale d'entonnoir. Cette sortie présentant une partie collectrice relativement large, située directement sous le filtre 14, et un passage de sortie 15 communiquant avec le conduit 16 qui s'détend jusqu'au plateau de mélange (non représenté) où le café infusé est m langé avec de la crème et/ou du sucre, à la volonté de l'usager.On remarquera que la sortie 15 de café infusé a une superficie de coupe transversale d'écoulement relativement petite par rapport à la partie collectrice située immédiatement sous le filtre 14. Puisque le temps requis pour l'extraction du café infusé à travers le filtre 14 varie avec la coupe transver sue de la sortie 15, le choix de construction de celle-ci détermine jIlsqu' un certain point la saveur du café infusé, ainsi que le -^it, nattlrellement, la dimension et le nombre d'ouvertures üu filtre 14. Ce filtre 14 est entouré d'une garniture d'étanchéité 17 s'associant à l'extrémité inférieure du cylindre 20 d'infusion pour obturer hermétiquement ce dernier durant un cycle d'infusion. Le cylindre 20 d'infusion est supporté pivotant en 21 sur des bras 22 et 24, eux-memes montés pivotants dn 23 et 25, respectivement, sur le chassies 10. Des guides constitués par des fentes 28, 29, formées dans les parties inférieures des parois latérales du cylindre 20, et des saillies 26, 27, formées sur le châssis 10 et s'e-;ygageant dans les fentes 28, 29, guident l'extrémité inférieure du cylindre 20 au cours de son mouvement. Le dispositif destiné à actionner le cylindre 20 d'infu- sion comprend un cylindre pneumatique 31 dans lequel est disposé un piston 36 relié aux bras 22, 24 par une tige 30 et une traverse 33 fixée de manière pivotante à la tige de piston en 32, et reliée aux bras 22 et 24. Un ressort de rappel 35, monté à l'intérieur du cylindre pneumatique 31, rappelle le piston 36 vers le haut en direction de la position à laquelle le cylindre d'infusion 20 est relevé au-dessus de la plateforme 13, espacé du filtre 14, ainsi que le montrent les fig. i et 5. On peut faire varier sélectivement l'espacement entre le cylindre 20 et le filtre 14, dans la position d'inactivité du premier, par réglage d'un écrou de blocage 37 situé sur la tige 30 du piston. Au cylindre 20 d'infusion est associé un bouchon 40 qui se relève et s'abaisse sous l'action d'un cylindre pneumatique 41, lequel peut être de construction identique à celle du cylindre pneumatique 31. Autour du rebord extérieur du bouchon 40 est disposée une garniture d'étanchéité destinée, lorsque le bouchon 40 est abaissé, à s'engager sur une surface d'étanchéité 43 formée à la base du plan incliné 46 d'une partie supérieure évasée 45 du cylindre 20 d'infusion. Un passage d'air 60 traversant le bouchon 40 communique avec un tuyau d'air 61. Sur la paroi d'extrémité inférieure 51 du chassies 10 est monté un cylindre pneumatique 50 à double-effet, accouplé au moyen d'une tige de piston 52 à un dispositif racleur comprenant un bras élastique 54 et une raclette 53 fixée à ce dernier, ce dispositif racleur étant disposé par rapport au filtre 14 de manière à se mouvoir transversalement à celui-ci, en contact de balayage afin d'éliminer le marc de café déposé sur le filtre 14 en le poussant dans un récipient à déchets (non représenté) placé sous la plateforme 13. On remarquera que le piston monté à l'intérieur du cylindre pneumatique 41 a un diamètre plus petit que celui du bouchon 40 et du cylindre 20 d'infusion ou, en d'autres termes, que la superficie d'application de pression relative au piston est inférieure à celle de l'application de pression relative au bouchon 40. Par suite,-pour la mise sous pression de l'intérieur du cylindre 20, au cours dtun cycle d'infusion, il est nécessaire de limiter la pression d'air dans ce cylindre à une valeur inférieure à la pression régnant dans le servo-cylindre 41, une soupape régulatrice et détendeur 63 étant à cet effet montée dans la conduite pneumatique raccordée au conduit 61, afin de réduire la pression de l'air de, par exemple, 5,6 kg/cm2 à une valeur de 0,350 kg/cm2 par exemple, insuffisante pour soulever le bouchon 40 hors de la surface d'étanchéité 43. Ainsi que représenté à la fig. 3, une chute 80 est supportée de toute manière convenable dans la position voulue pour recevoir le café moulu d'un moulin à café 81 à commande électrique, et l'eau chaude fournie par une soupape 82 d'eau chaude à commande électrique, et diriger ces ingrédients sur le plan incline 46 de la partie supérieure évasée du cylindre 20 d'infusion. L'agencement de l'extrémité décharge de la chute 80 par rapport au plan; incliné 46 du cylindre 20 d'infusion est réalisé de manière à produire un tourbillonnement et par suite à mélanger le café et l'eau chaude déchargés sur le plan incliné 46 et de celui-ci dans le cylindre d'infusion. Ce mouvement de tourbillon a également pour but de maintenir propre la surface d 'étanchéité 43 et d'assurer ainsi une obturation hermétique par le bouchon 40. Afin de faire fonctionner les diverses parties du mécanisme d'infusion selon une séquence déterminée au cours de chaque cycle d'infusion, l'appareil est pourvu d'un commutateur 90 de chrono mztrage de cycle qui, ainsi que représenté à la fig. 1, commande les soupapes 72 à 75 et 100, montées dans les conduites pneumati- ques reliant le réservoir 70 aux servo-cylindres 31 , 41, 50 et au passage d'air 60 du bouchon 40. Les soupapes 72 à 75 montées dans les conduites aboutissant aux servo-cylindres sont pourvues d'évents 76 à 79 destinés à détendre la pression des servo cylindres respectifs sous la commande du commutateur 90 de chronométrage.La soupape 100 qui alimente le cylindre 20 d'infusion ne comporte pas d'évent, la pression dans le cylindre 20 étant détendue seulement à la fin de chaque cycle d'infusion au moment du relèvement du bouchon 40. Le réservoir 70 est pourvu d'un tuyau d'adrnssion 71 qui peut être raccordé à un compresseur (non représenté). Le commutateur 90 de chronométrage de cycle est réglé selon le programme voulu pour que, premièrement, la soupape 72 fournisse l'air comprimé au cylindre 31 afin d'abaisser le cylindre 20 d'infusion sur la plateforme 13, ainsi que le montrent les fig. 2 à 4 ; deuxièmement, la soupape d'eau chaude 82 et le movilin à café 81 dosent l'eau chaude et le café moulu déchargés dans le cylindre 20 ; troisièmement, la soupape 73 applique la pression au cylindre pneumatique 41, afin d'abaisser le bouchon 40 en contact d'étanchéité avec le cylindre 20, ainsi que le montre la fig. 4 ; quatrièmement, la soupape 100 applique l'air comprimé, par le détendeur 63, le conduit 61 et le passage 60, au cylindre 20 d'infusion, afin de faire passer le café infusé à travers le filtre 14 et dans le conduit 16 de décharge ; cin quièmement, les soupapes 72 et 73 détendent la pression dans les cylindres pneumatiques 31 et 41, et la soupape 100 se ferme afin de permettre au cylindre 20 et au bouchon 40 de reprendre leur position relevée sous l'action des ressorts de rappel des servocylindre s respectifs 31 et 41 ; et enfin les soupapes 74 et 75 appliquent en ordre de succession l'air comprimé au cylindre 50 à double effet, afin de faire mouvoir la raclette 53 une fois dans un sens et une fois dans l'autre sens, transversalement au filtre pour en chasser le marc de café déposé sur celui-ci. Pour guider le dispositif racleur et maintenir une pression désirée de raclage, l'agencement peut être pourvu de rebords-guides 55 et 56, représentés plus clairement aux fig. 1 et 5, destinés à s'engager sur la surface supérieure du bras élastique 54 du racleur. De la précédente description, il ressort que le mécanisme d'infusion selon l'invention assure un cycle d'infusion extra mement court ; que sa construction est très simple et son fonctionnement ur, car il ne comporte aucun agencement compliqué de cames, ressorts et engrenages que l'on rencontre dans de nom breux mécanismes d'infusion de la technique antérieure. En référence maintenant à la fig. 6, l'agencement représenté est essentiellement identique à celui de la forme de réalisation qui précède, sauf que la soupape 100 et la conduite pneumatique associée sont omises, et que le tuyau 61 aboutissant au passage d'air 60 du bouchon 40 est raccordé à la m8me conduite pneumatique que le cylindre 41, c'est-à-dire à la conduite commandée par la soupape 73. Cet agencement constitue, naturellement, une simplification par rapport à la forme de réalisation représentée à la fig. 1. Afin d'assurer un appui correct du bouchon 40 sur la surface d'étanchéité 43, un clapet de surpression 201, qui peut être de construction classique, par exemple un disque rappelé par ressort, est disposé entre l'admission d'air comprimé du cylindre pneumatique 41 et l'admission d'air comprimé 61 du passage 60 du bouchon, lequel clapet 201 ne s 'ouvre que lorsque la pression dans le cylindre pneumatique 40 est supérieure à la valeur requise pour faire mouvoir le bouchon 40 en contact d'étanchéité avec la surface 43 du cylindre 20 d'infusion. Cette pression peut être de l'ordre de 1,750 à 2,100 kg/cm2, par exemple. La pression dont le clapet de surpression 201 lui-meme pourrait permettre le développement dans le cylindre 20 d'infusion, pourrait être trop élevée, dans certaines conditions, pour effectuer 11 extraction du café infusé à travers le filtre 14 assez lentement pour l'obtention d'une bonne saveur de café. Par suite, un régulateur de pression 205 est raccordé entre le clapet de surpression 201 et l'ouverture 60 du bouchon. Ce régulateur 205 peut être l'un des dispositifs régulateurs de pression réglables connus, ou un simple étranglement d'une coupe d'écoulement déterminée mais constxite. Selon tme autre forme de réalisation illustrée à la fig.7, l'air destiné à appliquer la pression dans le cylindre 20 d'in- fusion ftît du servo-cylindre 41 par un alésage axial 301 traversant le niston 302 et sa tige 303, ainsi que le bouchon 40. Par suite, tant que la soupape 73 est ouverte et que le bouchon est maintenu en contact d'étanchéité avec le cylindre 20 d'infusion, l'air passe dans ce dernier pour appliquer la pression et faire passer le café infusé à travers le filtre 14 . Dans l'alésage axial 301 est formé un étranglement 305 (voir la partie agrandie décalée de la fig. 7), établi de manière à restreindre la vitesse d'écoulement de l'air afin de maintenir la pression dans le cylindre 20, au cours du cycle d'infusion, à la valeur désirée, par exemple à 0,700 kg/cm2. Afin d'empêcher ltobstruction de l'étranglement 305, des filtres 504 et 306 sont disposés à ses extrémités opposées. Il peut suffire d'utiliser seulement le filtre 306 empêchant le marc de café du cylindre 20 d'infusion de pénétrer dans l'étranglement 305. Les filtres 304 et 306 peuvent être constitués de toute matière connue, par exemple de bronze fritté poreux. Le mécanisme de 12 figJ 7 peut être modifié de la manière illustrée à la fig.8 , à laquelle un clapet de surpression 401 destiné à s'ouvrir quand la pression dans le servo-cylindre 41 a atteint au moins la valeur nécessaire pour assurer un appui correct du bouchon 40 sur la surface d'étanchéité 43, est représenté monté dans l'alésage axial 301 de la tige 303 de piston, et un autre clapet de surpression 402 est représenté communiquant avec l'alésage axial 301 en un point situé entre le clapet 401 et le bouchon 40, ce dernier clapet 402, qui peut être réglable, étant destiné à s'assurer que la pression dans le cylindre 20 d'infusion ne se développe pas suffisamment pour accélérer lfextraction du café infusé à une vitesse préjudiciable à sa saveur, ou meme pour soulever le bouchon 40 de son siège. Les clapets 401 et 402 remplissent donc des fonctions similaires à celles des parties 201 et 203, respectivement, de la forme de réalisation représentée à la fig. 6. En référence à la fig. 9, le mécanisme d'infusion représenté est identique à la précédente description, utilisant l'age cement d'application de pression au cylindre d'infusion de la fig. 7, mais au lieu que les diverses conduites pneumatiques soient pourvues de soupapes individuelles, telles que les soupapes 72 à 75 et 100 (fig. i), la présente formé de réalisation utilise un unique distributgur rotatif 503 entravé par une minuterie 501 au moyen d'un arbre 502, de manière que l'air comprimé du réservoir 70 soit introduit dans les cylindres pneumatiques respectifs 31, 41 et 50 selon la séquence correcte, aux intervalles corrects et pendant des durées correctes.Le distributeur rotatif 503 est pourvu d'un tuyau d'évent 504 pour détendre la pression des cylindres pneumatiques 31, 41 et 50 aux moments voulus. Â la minuterie 501 sont également reliés le moteur 81 du moulin à café et la soupape 82 d'eau chaude. Les détails de construction du distributeur d'air com-primé 503 ne sont pas représentés ici car celui-ci peut être de tout type convenable connu. Par exemple, ce distributeur 503 peut être pourvu d'un disque rotatif 505 et qui est pressé contre un siège fixé de soupape par l'air sous pression venant d'un réservoir d'air 70 à orifices (non représentés) dans ledisque rotatif 505 st dans le siège fixe, agencés de manière à raccorder les cylindres pneumatiques 31, 41 et 50 au réservoir 70 d'air comprimé selon la séquence correcte au cours de la rotation du disque 505. On remarquera que, naturellement, le type rotatif de distributeur de commande représenté appliqué à la fig. 9 à la forme de réalisation de la fig. 7 , est également applicable aux autres formes de réalisation que l'on vient de décrire en référence aux fig. 1 à 5, fig. 6 et à la fig. 8. X REVEIBICATIOIiS t. - Appareil d'infusion de de café sous pression comprenant une plateforme avec un tamis de filtrage recouvrant un orifice de sortie du café infusé et entouré d'une surface d'étanchéité, un cylindre infusion vertical ouvert aux deux extrémités et disposé au-dessus de cette plate-forme, ce cylindre d'infusion , dans sa position de repos, ayant son extrémité inférieure espacée audessus de la plateforme, et dans sa position d'infusion, ayant son extrémité inférieure en contact d'étanchéité avec cette surface, un premier servo-dispositif associé à ce cylindre d'infusion, un bouchon pour l'ouverture supérieure de ce dernier, un second servo-dispositif associé à ce bouchon, un dispositif distributeur d'ingrédients pour doser des quantités déterminées de café moulu et d'eau chaude dans le cylindre d'infusion, un dispositif d'application de pression associé au cylindre d'infusion, un dispositif dt élimination du marc de café du tamis de filtrage, et un dispositif de chronométrage pour faire fonctionner à chaque cycle a'infusion et selon une séquence chronométrée, premièrement le premier servo-dispositif pour amener le cylindre à sa position d'infusion ; deuxièmement, le distributeur d'ingrédients ; troisièmement, le second servo-dispositif pour amener le bouchon encontact d'étanchéité avec l'ouverture supérieure du cylindre d'infusion ; quatrièmement, le dispositif d'application de pression pour introduire l'air comprimé dans le cylindre dtin- fusion cinquièmement les premier et second servo-dispositifs pour ramener le cylindre à sa position de repos et enlever le bouchon hors de son contact d'étanchéité avec cette ouverture supérieure ; et sixièmement, le dispositif d'élimination du marc de café. 2. - Appareil d'infusion de café sous pression selon revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif d'application de pression comprend une source d'air comprimé, et une tuyauterie pneumatique pour amener l'air comprimé de cette source dans le cylindre dtinfusion, cette tuyauterie comprenant un passage traversant le bouchon. 3. - Appareil d'infusion de café sous pression, selon revendication 2, caractérisé par le fait que le second servodispositif consiste en un cylindre pneumatique raccordé à cette source d1air comprimé, et cette tuyauterie pneumatique comprend un détendeur maintenant la pression dans le cylindre d'infusion à une valeur inférieure à celle de la pression régnant dans ce cylindre pneumatique. 4. - Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le dispositif détendeur consiste en un étranglement formé dans ce passage. 5. - Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ce passage est pourvu au moins d 'un filtre poreux, lequel est placé en aval de l'étranglement. 6. - Appareil seloh la revendication 5, caractérisé par le fait que ce ou chacun de ces filtres poreux est en bronze fritté. 7. - Appareil d'infusion de café sous pression selon revendication 3, 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que ce cylindre pneumatique renferme un piston accouplé à ce bouchon au moyen d'une tige, la tuyauterie pneumatique comprenant un alésage axial traversant le piston et sa tige, et se reliant au passage formé dans le bouchon. 8. - Appareil selon l'une ou l'autre des revendications 3 à 7, caractérisé par le fait que la tuyauterie pneumatique communique avec un régulateur de pression réglable disposé en aval de ce détendeur. 9. - Appareil selon l'une ou l'autre des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que le premier servo-dispositif consiste en un cylindre pneumatique raccordé à cette source d'air comprimé et renfermant un piston mécaniquement accouplé au cylindre d'infusion. 10. - Appareil selon l'une ou l'autre des revendications 2 à 9, caractérisé par le fait aue le dispositif d'élimination du marc de café comprend une raclette animée d'un mouvement de va-et-vient transversalement au filtre, ainsi qu tut cylindre pneumatique à double effet destiné à actionner cette raclette, ce cylindre à double effet étant raccordé à la source d'air comprimé. 110 - Appareil d'infusion de café sous pression selon les revendications 2, 3, 9 et 10, caractérisé par le fait que la tuyauterie pneumatique, le cylindre pneumatique de ce premier servodispositif, le cylindre pneumatique du second servo-dispositif, et le cylindre à double effet sont raccordés à cette source d'air comprimé au moyen d'un dispositif de commande à soupapes, commandé par ce dispositif de chronométrage. 12. - Appareil selon la revendication 11, caractérisé par le fait que ce dispositif de commande est constitué par un unique distributeur rotatif. 130 - Appareil d'infusion de café sous pression selon l'une ou l'autre des précédentes revendications, caractérisé par le fait que le cylindre d'infusion présente une extrémité supérieure évasée comportant un plan incliné, le dispositif distributeur d'ingrédients étant disposé par rapport à cette extrémité supérieure du cylindre d'infusion de manière à diriger les ingrédients qu'il distribue sur ce plan incliné. 14. - Appareil selon l'une ou l'autre des précédentes revendications, caractérisé par le fait que la sortie du café infusé a la forme générale d'un entonnoir, présentant une large ouverture disposée immédiatement sous le filtre, et un passage de sortie de coupe transversale beaucoup plus petite que cette ouverture. 15. - Appareil d'infusion de café sous pression selon la description en référence et représenté aux fig. i à 5, ou modifié selon les fig. 6 ou 7 , ou 8 ou 9 des dessins.