Brevet FR2132310A1 — publié le 19721117

La présente invention concerne une cafetière électrique avec moulin incorporé comportant un bol de centrifugation et un dispositif de broyage entrainés par un même moteur. Dans le cas de ces cafetières électriques, il est important que leur fonctionnement soit simple, qu'elles soient faciles à nettoyer et assurent une utilisation maximum de la poudre de café. I1 est déjà connu d'associer aux machines à faire le café des dispositifs de broyage. C'est ainsi qu'il est proposé dans le brevet français No. 1.117.198, de munir le récipient formant tamis d'un couteau broyeur et d'un fond constitué par un filtre. Le tamis dans lequel est monté le couteau broyeur est cependant trop petit pour qu'il soit possible de réaliser une cafetière à filtration statique d'un rendement suffisant. Mais il a également été divulgué dans le brevet américain No. 1.789.344 un moulin à café avec enveloppe cylindrique fixe dans laquelle sont montés des outils de broyage dont certains sont fixes et d'autres rotatifs et de les-monter au centre d'un bol de centrifugation auquel sont associées des chambres de sédimentation. Les bras mobiles tournent en même temps que le bol de centrifugation sous lequel se trouve un chauffe-eau d'où l'eau est pompée par un cône creux et d'où elle est projetée de telle sorte qu'elle entraîne la poudre de café tombant du moulin dans la chambre de sédimentation du bol de centrifugation. La chambre de sédimentation porte à son extrémité supérieure un rebord annulaire par-dessus lequel passe le liquide clarifié pour retourner dans le chauffe-eau d'où il est enfin prélevé. Cette cafetière peut fonctionner en circuit ferme, c' est-à-dire que l'eau bouillante peut repasser plusieurs fois à travers le bol de centrifugation. L'inconvénient principal de cette cafetière est que le temps d'extraction est beaucoup trop bref. La vitesse de sédimentation statique de la poudre de café dans l'eau chaude se situe, selon la finesse du broyage, entre 0,05 et 5,0 mm/s. Dans le bol de centrifugation, cette vitesse est considérablement augmentée jusqu'à atteindre, par exemple 500 fois la vitesse précitée, c'est-à-dire 5,0 à 500 mm/s. Lorsque le trajet de sédimentation dans la machine à café connue est de 5 mm, une particule de di mensions moyennes tombe au fond en 1/20 de seconde. C'est pendant ce temps, auquel il faut ajouter le temps de transport du moulin au bol qui ne dure également que quelques fractions de seconde, que doit s'effectuer l'extraction et ceci est naturellement beaucoup trop rapide.Lorsque la particule de café est sédimentée, il n'est plus guère possible d'effectuer d'extraction. Le sédiment est tassé dans le bol de centrifugation et n'est plus traversé par le liquide. Ce n'est qu'à la surface de la couche de sédimentation qu'il se produit encore un échange entre la poudre de café et le liquide qui coule par-dessus. Un autre inconvénient de la cafetière connue, à laquelle est associé un dispositif de broyage, réside dans le fait qu'il se trouve sous le bol de centrifugation et le moule un chauffe-eau ouvert. Dès avant que le moteur soit mis en action, des vapeurs montent déjà à travers le moulin vers les grains de café et y forment de la condensation. Or, cela est très désavantageux pour le processus de broyage lorsque les grains de café et le moulin sont humides et chauds. I1 en résulte un agglomérat qui encrasse le moulin. Enfin, la cafetière connue est beaucoup trop compliquée par rapport aux conditions dans lesquelles fonctionnent les appareils ménagers. Le démontage et le nettoyage sont difficiles à effectuer et le café terminé doit être transvasé à partir du récipient d'eau chaude.Le récipient d'eai chaude dans lequel se trouve également le café est beaucoup trop difficile à nettoyer pour remplir cette double fonction. I1 est difficilement accessible et il n'est pas bon non plus de mettre une cartouche chauffante en contact avec le café une fois prêt. L'invention a pour but de supprimer ces inconvénients et de permettre la réalisation d'une cafetière électrique avec dispositif de broyage assurant un broyage parfait de même qu'un bon rendement, tout en étant facile à nettoyer et le café terminé sortant immédiatement sans qu'il y ait lieu de procéder à un transvasement. Les avantages d'une telle cafetière résident notamment dans le fait que l'on peut moudre le café très fin et par conséquent ouvrir parfaitement les grains, car la force centrifuge permet de vaincre la résistance relativement importante qui se produit lors de la filtration. En outre, la rapidité de la filtration dans une centrifugeuse est tellement augmentée que la fabrication du café demande beaucoup moins de temps que lors'une filtration statique. Un autre avantage réside dans le fait que le marc de café ne reste pas sous forme de boue mais qu'il est largement essoré par la centrifugation. La combinaison d'une centrifugeuse filtrante avec un moulin à café présente également l'avantage d'é- viter du travail. I1 n'est plus nécessaire de verser la poudre de café du moulin dans un filtre, ce qui lui fait perdre une partie de son arôme. Suivant l'invention, la préparation du café est rendue automatique, de sorte qu'il suffit de remplir la cafetière de grains de cafe et d'eau et de la nettoyer. Grâce à la construction prévue, un nettoyage éventuel est une opération extrêmement facile à effectuer. Les moulins à café associés à la cafetière peuvent être de types très différents, et peuvent être constitués par des broyeurs à ailettes à disques. Lorsqu'il est prévu un broyeur à ailettes, le récipient sert lui-même de bol de centrifugeage et reste immobile pendant le broyage. Lorsqu'on utilise un broyeur à disques ou à meule conique, le bol de centrifugation tourne pendant le broyage avec l'outil de broyage. Les dessins schématiques annexés montrent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation possibles associés à un broyeur à disques, et un mode de réalisation as socié à un broyeur à ailettes. La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'une cafetière électrique à meules coniques avec son chauffe-eau. Les fig. 2 et 3 montrent la commande automatique d'une cafetière suivant la fig. 1. La fig. 4 est une vue en coupe longitudinale d'un bol de filtration avec broyeur à ailettes. Comme visible sur la fig. 1, l'arbre 3 portant le bol est monté dans un arbre creux 2 solidaire du moteur d'entraînement 1 et est relié par clavette et rainure 5 à l'arbre creux 2. Au fond du bol 6 se trouve un disque de broyage 7 entraîné par le moteur 1 et à l'extrémité inférieure de la trémie de remplissage 8 est prévu un disque de broyage fixe 9. La chambre de filtration 10 du bol 6 présente une enveloppe perforée 11 munie d'un rebord annulaire 12. La chambre de filtration 10 est entourée d'une chambre de sédimentation 13 présentant également un rebord annulaire 14. Entre le moteur d'entraînement 1 et le bol 6 est placé un récipient 15, destiné au chauffage de l'eau, qui prend appui dans le boîtier 16 sur une pièce tubulaire 17, contre la plaque de fond 18. Ce récipient 15 est muni d'une tubulure de remplissage obturable 19 avec conduit de désaération 20 et est également équipé d'un dispositif de chauffage électrique 21, d'une gorge 22 et d'un conduit de pression 23, dont l'extrémité supérieure 24 est recourbée. Le fond du bol est percé de trous débouchant sur une tasse annulaire 26 placée au-dessous du bol 8. La trémie de remplissage 8 est fermée par un couvercle 27 et est reliée au boîtier 16 par un dispositif de fermeture à balonnette 28. Le boîtier présente également un conduit d'évacuation 29 et une tubulure d'évacuation 30. Comme représenté sur le schéma des connexions (Fig. 2), les éléments électriques de la cafetière représentés sur la fig. 1 sont constitués par deux conducteurs 31, 32 par lesquels arrive le courant, par un interrupteur 33 raccordé au réseau de distribution, par une minuterie 34 munie d'un interrupteur 35s par un thermostat 36, un serpentin de chauffage 21 et un thermo-élément 37 ainsi que par un commutateur électronique 39 et un moteur 1. Comme visible sur la fig. 3, il est également prévu un second thermo-élément 38. Comme visible sur la fig. 4, un organe d'entraînement 40 prévu sur l'arbre d'entraînement 3 s'engage dans un élément d'accouplement 41 de l'arbre du broyeur 42 sur lequel l'outil de broyage 43 est fixé au moyen d'une vis à pointeau 44. L'arbre de broyage 42 est monté à rotation dans le moyeu 45 prévu dans la partie inférieure du bol, tandis que le moyeu 45 s'engage sur un arbre creux 2 par conjugaison de formes. La partie inférieure 53 du bol présente sur sa paroi intérieure cylindrique des nervures entre lesquelles sont formés des canaux 48 inclinés vers les trous d'évacuation 49. Un filtre 47 prend appui sur les nervures entre les canaux 48. La partie supérieure 51 du bol présente une enveloppe perforée 50 et est fixée par vissage à la partie inférieure 53 du bol au moyen d'un filetage 52. La cafetière électrique représentée sur les fig. 1 à 3 fonctionne de la façon suivante On remplit la cafetière d'eau par la tubulure 19 et on remplit la trémie 8 de grains de café puis on referme la tubulure ainsi que la trémie. Après que la fiche a été introduite dans la prise de courant et que le commutateur 33 raccordé au réseau a été enclenché, on règle la minuterie 34 à l'heure à laquelle la préparation automatique du café doit commencer. Une fois ce temps écoulé, la minuterie 34 ferme l'interrupteur 35 de sorte que le dispositif de chauffage 21 et le thermostat 36 sont mis en circuit. Lorsque l'eau contenue dans le récipient 15 a atteint une température prédéterminée, le commutateur électronique 39 est commandé par le premier ou par le second thermo-élément 37, 38, ce qui met le moteur 1 en action.Le bol 6 tourne alors avec le disque de broyage inférieur 7 et les grains de café sont moulus. La poudre de café est projetée contre l'enveloppe perforée 11 de la chambre de filtration 10. Pendant le broyage, l'eau chauffe dans le récipient 15 pour atteindre la température d'ébullition et la surpression qui se produit dans le récipient 15 refoule l'eauchaude dans la tasse annulaire 26 à-travers le-conduit de pression 23 et le coude 24. De là, lreau chaude parvient à travers les trous 25 dans la chambre de filtration 10. La force centrifuge envoie l'eau chaude sous pression à travers la poudre de café et l'extraction se produit. Du fait que, suivant le mode de réalisation représenté, il n'y ait pas de toile filtrante sur l'enveloppe perforée, une petite partie de la poudre de café va passer à travers les trous. Cette partie se dépose cependant contre la surface intérieure de l'enveloppe 11 de la chambre de sedimentation 23, ce qui clarifie le café.Le café terminé passe pardessus le bord annulaire 14 de la chambre de sédimentation 13, passe par le conduit d'évacuation 29 et parvient à l'orifice d'écoulement 30. Le serpentin de chauffage 21 est protégé contre le surchauffage du fait que, lorsque la température maximum est atteinte, le premier thermo-élément 37 monté à proximité du serpentin de chauffage met le thermostat 36 hors circuit. Lorsque toute l'eau a été refoulée hors du récipient 15, le serpentin de chauffage 21 est encore maintenu par le thermostat 36 à une température admissible, jusqu'à ce que la minuterie 34 ferme le commutateur 35 de l'ensemble de l'installation électrique en aval de la minuterie. Lorsqu'un second palpeur de température 38 est prévu à un endroit plus éloigné du serpentin de chauffage que le premier palpeur 37, le moteur 1 peut être mis hors circuit plus tôt. Le fonctionnement d'une cafetière électrique comportant un bol de filtration suivant la fig. 4 et équipée d'un broyeur à ailettes se différencie de la précédente, du fait que le bol de filtration sert de récipient à mouture qui doit être immobilisé pendant le broyage. En conséquence, il faut que l'outil de broyage soit monté à rotation par rapport au bol de filtration. En outre, le bol de filtration représenté sur la fig. 4 est pourvu d'un filtre et c'est pourquoi il n'est pas nécessaire de prévoir une chambre de sédimentation pour clarifier le café. Pendant le broyage, l'arbre 3 du moteur transmet la rotation à l'arbre du broyeur 41. Le café qui a été précédemment introduit est moulu pendant qu'on maintient le bol immobile au moyen d'un dispositif connu (non représenté). Après le broyage, on fait tourner le bol 40 avec l'arbre et on fait passer l'eau chaude de haut en bas à travers l'orifice de la partie supérieure 51 du bol. Ainsi que des essais l'ont montré, cette eau chaude répartit uniformément la poudre de café qui se trouve dans le bol, formant ainsi un gâteau de filtration sur l'enveloppe perforée 50, et provoque son extraction. Les fines particules qui ont franchi l'enveloppe perforée 50 pendant le broyage et pendant la filtration sont retenues par le filtre 47. Le café filtré sort du tambour en rotation (40, 51) à travers les trous 49 prévus sur sa périphérie. Du fait que le bol 51, 53 est emmanché sur l'arbre creux 2 par son moyeu 45 il est facile de l'en extraire et de le nettoyer une fois la cafetière à l'arrêt. En outre, l'enveloppe perforée 50 produit pendant le broyage l'effet de criblage désiré. Ainsi qu'on le sait, les matières broyées par des broyeurs à ailettes ont une granulométrie plus inégale que les matières broyées par des broyeurs à disques. Du fait que pendant le broyage, du grain très fin est parvenu à travers les perforations de l'enveloppe 50, la poudre de café, suffisamment broyée, ne peut être moulue trop fin. Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. C'est ainsi que l'on peut également utiliser des moulins d'autres types que ceux représentés. I1 estégalement possible de rendre réglable l'écartement entre les outils de broyage et de régler ainsi la finesse du café moulu, ou de tout autre produit nécessitant une extraction, par exemple en disposant à l'extrémité inférieure de l'arbre (désigné par 3 sur la fig. 1) une vis de réglage permettant de régler la hauteur du bol de centrifugation 6 par rapport à l'outil de broyage 7. REVENDICATIONS 1.- Cafetière électrique comportant un bol de centrifugation et un moulin ou broyeur à ailettes monté au centre, entraîné par le même moteur, caractérisée en ce que le bol de centrifugation est constitué par un bol filtrant à paroi perforée. 2.- Cafetière suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le bol de filtration est entouré d'une chambre de sédimentation. 3.- Cafetière suivant la revendication 1, caractérisée par un disque de broyage monté au fond du bol de filtration et solidaire en rotation du bol, et par un disque de broyage non rotatif fixé à l'extrémité inférieure de la trémie de remplissage. 4.- Cafetière suivant la revendication 1, caractérisée par un outil de broyage constitué par un broyeur à ailettes monté à rotation par rapport au bol de centrifugation. 5.- Cafetière suivant la revendication 1 ou 4, caractérisée en ce que la paroi perforée forme tamis et en ce qu'il y est inséré un élément filtrant ayant un diamètre supérieur à celui de la paroi perforée. 6.- Cafetière suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un récipient d'eau chaude avec conduit sous pression, ainsi qu'une tasse annulaire disposée au-dessous du bol de centrifugation, cette tasse communiquant par des alésages avec la chambre de filtration. 7.- Cafetière suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une commande automatique avec minuterie, au moins un thermo-élément, un thermostat réglant le chauffage et un commutateur électronique mettant en marche le moteur selon la température régnant dans le récipient d'eau chaude.