Brevet FR2130585A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne une machine de préparation de boissons chaudes, dans laquelle un échangeur de chaleur alimenté à l'eau froide est capable de fournir alternativement de l'eau chaude ou de la vapeur. Plus particulièrement, l'inventiai 5 s'applique à une machine dans laquelle une source d'eau sous pression envoie l'eau d'alimentation à un échangeur de chaleur, afin de la porter à la température convenable. Dans iin tel type de machines de préparation de boissons chaudes, on sait qu'il faut prévoir un échangeur de chaleur 10 maintenu à une température constante par thermostats. On fait passer dans cet échangeur l'eau froide qui atteint alors une température plus ou moins voisine de celle de l'échangeur, suivant le temps plus ou moins long qu'elle passe dans ledit échangeur. Si l'échangeur est maintenu à une température supérieure à 100°C, 15 il est clair que l'eau se transforme en vapeur si elle séjourne un temps suffisamment long dans 1'échangeur. Si au contraire, l'eau parcourt 1'échangeur à une vitesse convenable, elle se réchauffe à une température capable de fournir une boisson chaude, par exemple, après l'avoir fait passer à travers de la poudre 20 de café, dont elle réalise l'infusion. Il est possible en cas de besoin d'équiper l'échangeur de deux thermostats, dont l'un, présentant un seuil d'intervention à une température supérieure, puisse commander l'échauffement de l'eau spécial pour la production de vapeur quand on la demande. 25 La source d'eau sous pression peut être une pompe, ou même le réseau normal de distribution sur laquelle on monte alors tin régulateur de pression pour garantir à la machine une alimentation autant que possible constante et indépendante des variations de la pression dans le réseau de distribution. 30 Des problèmes particuliers se posent cependant au sujet du débit de l'eau d'alimentation à l'échangeur. Par exemple, il convient que ce débit soit réglé à une première valeur grâce à laquelle l'eau traverse l'échangeur à une vitesse suffisamment réduite pour être transformée en vapeur, ou encore à une deuxième 35 valeur pour laquelle l'eau traverse l'échangeur à une vitesse suffisante pour être simplement chauffée à une température fixée. Il a été proposé d'obtenir ces variations du débit en faisant varier la résistance hydraulique du circuit. Cependant une telle solution s'avère inefficace quand la source d'eau sous ^0 pression, une pompe, par exemple, est du type volumétrique. Par 72 10165 2 2130585 ailleurs, vin réglage sur la pompe elle-nfème, ou sur le régulateur de pression quand la source en question est le réseau, est techniquement complexe et relativement instable. Dans la machine pour la préparation de boissons 5 chaudes ou de vapeur conforme à l'invention, une source d'eau sous pression alimente une conduite qui est constituée en partie par un échangeur de chaleur d'où proviennent suivant les besoins l'eau chaude ou la vapeur, et par un passage calibré et pouvant être fermé qui relie ladite conduite en aaont de 1'échangeur à 10 une décharge. C'est ainsi que lorsque ledit passage est ouvert, une partie de l'eau alimentée par la source dans la conduite est déchargée par l'intermédiaire dudit passage et l'autre partie passe à travers l'échangeur à une vitesse suffisamment basse pour y être, vaporisée. Quand ledit passage est fermé, par contre, 15 toute l'eau alimentée par la source dans la conduite traverse 1'échangeur de chaleur avec une vitesse suffisamment élevée pour ne pas atteindre la température de vaporisation. Dans le but de mettre en évidence les caractéristiques et les avantages de la machine pour là production de bois-20 sons chaudes et de vapeur, conforme à la présente invention, vont être décrites, en regard des dessins annexés, deux formes de réalisation données à titre d'exemples non limitatifs. Les figures 1 et 2. représentent des vues d'ensemble schématiques de deux machines conformes à l'invention. 25 Comme on le voit sur la figure 1, dans tin réservoir à air libre plonge le tube 2 d'aspiration d'une pompe 3* mue par un moteur électrique 4, et alimentant, à travers une conduite de refoulement 5, le serpentin 6 d'un échangeur de chaleur 7. L'eau réchauffée sort par les becs d'une pièce amovible S. Suivant 30 une disposition bien connue dans les machines pour la préparation d'infusions, et en particulier de café express, il existe dans l'intérieur de la pièce 9 un filtre qui n'est pas montré dans la figure, et qui reçoit le café moulu. Les becs se déchargent dans une tasse ou autre récipient analogue que l'on place en 35 dessous d'eux. De la conduite 5 part une autre conduite de décharge 10 qui se vide dans le réservoir 1. Sur cette conduite 10 est montée une valve électromagnétique indiquée dans son ensemble par 11. Elle est d'un type parfaitement connu, à position de repos ouverte et elle peut fermer la conduite 10 quand elle est 40 alimentée en courant électrique. En outre, sur la conduite 10, 72 10165 3 2130585 on monte un passage 15, calibré éventuellement de façon variable pour les fins précisées plus loin. L'élément chauffant de l1échangeur 7 est une résistance électrique 33 montée dans le corps de l1échangeur et 5 commandée par les thermostats 16, 17 et 18. Le circuit électrique de la machine à café représentée comprend un interrupteur général 19 qui relie la ligne du réseau à des conducteurs 20 et 21 aux pôles respectifs 22 et 23. Il a été prévu un deuxième interrupteur 24 qui peut 10 connecter les pôles 25 et 26 respectivement aux pôles 27 et 28, et un commutateur 29 qui branche un pôle 30 alternativement aux pôles 31 et 32. Les interrupteurs à thermostats 16, 17 et 18 sont calibrés à des températures d'intervention croissantes. Autre-15 ment dit, ils s'ouvrent par exemple respectivement à 95°, à 140° et à 1600.Naturellement, il est possible de choisir opportunément d'autres valeurs dans le genre de celles indiquées, poiir répondre aux besoins particuliers. Le fonctionnement de la machine illustrée par la 20 figure 1 est le suivant : Quand 1'interrupteur 19 est fermé et que le commutateur 29 branche 30 à 31, il apparaît, d'après le schéma électrique, que la résistance 33 est reliée d'un côté à la ligne 20 et de l'autre. , à la ligne 21, par l'intermédiaire des 25 interrupteurs à thermostats 16, 17 et 18. Ces derniers étant branchés en série, il suffit que celui qui a le seuil d'intervention le plus bas s'ouvre, c'est-à-dire l'interrupteur 16, pour que l'alimentation à la résistance soit interrompue. . La fermeture de l'interrupteur 24 actionne la pompe, 30 et quand le déviateur 29 branche 30 à 31» il alimente également la valve (ou soupape) électromagnétique 11. Dans ces conditions, toute l'eau refoulée par la pompe traverse 1*échangeur de chaleur en se chauffant et en produisant l'infusion en 9 qui se décharge par les becs 8. 35 Si l'on désire la formation de vapeur, le dévia teur 29 est placé de façon à relier 30 à 32. Cela provoque l'interruption de l'alimentation de l'électrovalve 11, qui s'ouvre. En outre, l'interrupteur à thermostat 16 est court-circuité, de sorte que 1*échangeur atteint la température 40 d'intervention de l'interrupteur 17 quand l'interrupteur .19 ^I 72 10165 * 2130585 est fermé. En fermant l'interrupteur 24, on actionne la pompe électrique 3-4 et la résistance 33 est alimentée par la seule interposition de l'interrupteur à thermostat 18. Dans ces conditions, l'eau refoulée par la pompe est envoyée en partie 5 dans la conduite 10, alors que l'autre partie s'en va à l'échangeur 7. En dimensionnant d'une façon convenable d'étranglement 15, le débit qui traverse l'échangeur se trouve proportionné par rapport à la puissance thermique de l'échangeur, de telle manière que l'eau se transforme complètement en vapeur. Comme on le 10 sait, il convient, quand on produit de la vapeur, que la pièce 9 porte-filtre à becs soit remplacée par une pièce analogue 34 portant un tube d'aboutissement 35 pour décharger la vapeur dans l'intérieur du liquide à réchauffer. Il apparaît nettement que la présence du thermostat 15 18 n'est prévue que pour éviter des surchauffes accidentelles, et on peut évidemment s'en passer. On peut même ne prévoir qu'un seul thermostat maintenant la température de l'échangeur au-dessus de 100®, si le débit de la pompe est proportionné à la puissance thermique dudit échangeur, de telle façon que, 20 lorsque le passage 10 est fermé, l'eau passe sur l'échangeur à une vitesse ne permettant pas d'atteindre la température d'évaporation. La conduite 10, coupée par la valve 11, constitue donc un organe de réglage du débit de l'eau envoyée à l'échangeur. Cependant, il remplit surtout d'autres fonctions 25 extrêmement importantes dans la machine à café conforme à la présente invention. En effet, quand la pompe 3 s'arrête, l'eau peut circuler librement à travers la conduite 10 et vide donc 1'échangeur 7» de façon à éviter le dépôt d'incrustations à 30 l'intérieur du serpentin 6. En outre, quand on produit de la vapeur, si la pompe s'arrête, la présence de la conduite 10 augmente la rapidité de cessation de l'émission de vapeur à l'extérieur. On favorise ainsi l'abaissement de la pression dans l'échangeur, en empêchant qu'il reste sous pression ou 35 qu'il émette de la vapeur,, en rendant difficile l'éloignement du liquide dans lequel on décharge la vapeur. En outre, une autre fonction également importante est celle d'autorégulation du débit réalisée par le passage 15 qui peut évidemment être incorporé à la valve 11, si on le 40 désire. \ 72 10165 s 2130585 En effet, quand on veut produire de la vapeur, la pompe a un refoulement qui se répartit entre 1* échangeur et ]a conduite 10. Quand, au début de l'opération, l'eau arrive à l'échangeur et qu'elle se transforme en vapeur, il se produit 5 dans 1'échangeur une contre-pression qui se transmet à la condui te 5, en augmentant nécessairement le débit qui se décharge par la conduite 10 et en diminuant le débit à l'échangeur. Par l'effet inverse, quand la pression de la vapeur dans l'échangeur diminue, l'eau envoyée par la pompe dans ledit 10 échangeur, augmente. De cette façon, le circuit hydraulique possède une certaine possibilité de compenser des variations de pression ou de débit de la vapeur, qui se trouve en fait produite de manière très régulière. Il est important de noter, enfin, que l'instrument 15 11 de mise hors circuit n'est pas sujet à des incrustations, en particulier à celles que cause le reflux de l'eau revenant du poste d'infusion 9 quand la pompe est arrêtée. En effet, quand la machine produit de la vapeur, la valve 11 est traversée par un courant d'eau énergique qui élimine tous les dépôts éventuels 20 Les fonctions ci-dessus de la conduite auxiliaire 10 de décharge et obturable, faisant partie de la machine conforme à l'invention, ont donc permis de résoudre toute me série de problèmes qui se posaient dans ce type de machines à café pour la production en alternance de vapeur. 25 La figure 2 présente une variante de la machine mon trée sur la figure 1, les pièces analogues des deux machines portant les mêmes références numériques sur les deux figures. Cette seconde réalisation montre quelle est la conformation de la machine quand l'échangeur 7 est disposé à une 30 élévation insuffisamment haute pour permettre son vidage par gravité, comme décrit précédemment. Dans ce cas, la conduite de décharge 10 est branchée par l'intermédiaire d'un robinet à deux voies 38, à une conduite 36 qui débouche dans le réservoir, ou à une conduite 37 qui se 35 décharge librement à une cote plus basse. La valve 38 est actionnée de façon à brancher les conduites 10 et 36 quand on produit de la vapeur, et de façon à brancher les conduites 10 et 37 quand on produit une boisson chaude. Dans chaque cas, le chauffage du groupe 7.» la commande 40 de la pompe et de l'électrovalve 11 s'effectuent suivant les 72 10165 6 2130685 mêmes modalités que pour la réalisation décrite d'après la figure 1. Avec la machine représentée sur la figure 2, on a l'avantage de diriger l'eau en excédent pendant la formation de 5 la vapeur, vers le réservoir, quand le réchauffeur 7 se vide au terme de l'alimentation pour 1'évaporation du liquide qui y est resté. Quand, au contraire, la valve 11 s'ouvre à la fin de la fourniture de la boisson, le réchauffeur se vide par siphon (circulation d'eau) à travers les conduites 10 et 37 en se 10 déchargeant à l'extérieur, sans salir l'eau du réservoir. Corme on l'a dit, la machine à café décrite n'est qu'un exemple, et il sera possible de donner des formes diverses à la valve d'interruption 11, à l'échangeur 7 et à la pompe qui peut être rolumétrique ou non, ainsi qu'à toute autre pièce. 15 On pourra également faire varier la disposition des éléments qui composent ladite machine. 72 10165 7 2130585 - REVENDICATIONS - 1. Machine de préparation des boissons chaudes, du type des infusions, et de production et d'émission de vapeur d'eau, dans laquelle une source d'eau sous pression alimente 5 une conduite constituée sur une partie de son parcours par un échangeur de chaleur, ce dernier produisant suivant les besoins et en alternance, de l'eau chaude et de la vapeur, caractérisée par le fait qu'un passage calibré obturable relie à une décharge ladite conduite entre la source et l'échangeur, de telle façon 10 que lorsque ledit passage est ouvert, une partie de l'eau fournie par la source à ladite conduite est déchargée à travers ce même passage, et l'autre partie de l'eau s'écoule à travers l'échangeur avec un débit suffisamment bas pour être transformée en vapeur, alors que si ledit passage est fermé, toute l'eau prove- 15 nant de la source dans ladite conduite traverse l'échangeur avec un débit suffisamment élevé pour que la température d'évapo-ration ne soit pas atteinte. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit passage est obturable par des moyens de 20 fermeture combinés à des moyens permettant de faire varier la température de l'échangeur, de façon à élever cette température quand ledit passage est ouvert. 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite source d'eau sous pression est une pompe. 25 4. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite pompe prélève l'eau d'un réservoir. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que ladite décharge est constituée par une conduite permettant d'évacuer l'eau par l'intermédiaire d'une valve à 30 deux voies, alternativement dans ledit réservoir ou à l'extérieur. 6. Machine selon la revendication 3» caractérisée par le fait que ledit passage est obturable par des moyens d'interruption combinés à des moyens qui actionnent la pompe, de façon à ouvrir ledit passage quand la pompe est fermée. 35 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée par le fait que lesdits moyens d'interruption sont constitués par une électrovalve et que ladite pompe est actionnée par un moteur électrique alimenté par une ligne électrique, les moyens d'interruption pouvant brancher ladite ligne à ladite électro- 40 valve de façon que l'électrovalve soit excitée à la fermeture 72 10165 8 2130585 en opposition à des moyens élastiques, quand lesdits moyens d'interruption sont fermés et que le moteur en question est alimenté.