Brevet FR2220220A1 — publié le 19741004

La présente invention a pour objet un vaporisateur instantané pour produire de la vapeur, applicable aux services auxiliaires effectués avec les appareils à café express comportant divers groupes avec des chaudières alimentées sous une pression élevée. Avec ces appareils sont prévues des pompes extérieures fournissant l'eau sous pression qui est envoyée dans de petites chaudières ayant une capacité correspondant à quelques doses dJinfu- sion. le vaporisateur selon l'invention comporte un bloc métallique porté à une température élevée dans lequel on fait circuler l'eau sous pression de manière à ne la faire se vaporiser instantanément que quand la vapeur est demandée par l'utilisateur, et en quantité désirée. Il existe des appareils à café de ce type dotés d'une petite chaudière alimentée avec de l'eau à une pression élevée et chauffée,par des résistances électriques ou similaires, à une température appropriée pour produire une infusion de café. On ne peut, avec ces petites chaudières dont la capacité correspond à quelques multiples de la-dose nécessaire pour faire une tasse de café, produire dans le même temps la vapeur nécessaire pour les services auxiliaires adjoints aux appareils à café express, c'est-à-dire pour chauffer ou faire bouillir du lait, pour chauffer de l'eau, différentes boissons ou différents mélanges, passer les tasses à la vapeur, etc... Ces services auxiliaires nécessitent, par suite, une autre chaudière à basse pression pour produire la vapeur requise dans ce but et, normalement, en notable quantité. Cela constitue un grave inconvénient, soit pour le prix de construction de l'appareil complet, soit à cause de l'encombrement de cette chaudière, soit à cause des frais nécessités par le maintien de la température requise dans un notable volume d'eau. Ces inconvénients sont éliminés par le vaporisateur instantané selon la présente invention. Ce vaporisateur est constitué par un bloc métallique, plus particulièrement en aluminium, dans lequel sont insérées des résistances électriques ou similaires pour le porter à une température élevée, environ 1800 à 200t par exemple, maintenue constante par un thermostat ou un appareil similaire de type connu. Dans le bloc métallique est également inséré un circuit hydraulique, par exemple, une série de tubes, ou un serpentin, ou un circuit similaire, dans lequel on envoie de l'eau sous une pression élevée provenant d'une pompe extérieure, cette eau pouvant traverser aussi la chaudière de l'appareil à café express de ma nièce à être préalablement chauffée avant de passer dans le vaporisateur instantané. Selon l'invention, l'eau provenant de la pompe à une pression élevée, en traversant la chaudière, parvient au vaporisateur à la partie inférieure d'un cylindre vertical disposé au centre du bloc métallique et après avoir franchi une valve de non-retour disposée en amont de ce cylindre. À la sortie de celui-ci, l'eau circule danse serpentin inséré dans le bloc et passe, à la sortie de ce serpentin, dans un ensemble de commande comportant une valve de sûreté et une valve de sortie, celle-ci pouvant être ouverte en faisant tourner une poignée dont la rotation provoque, en outre, le démarrage ou l'arr8t de la pompe d'alimentation. L'aménagement particulier du dispositif permet, selon l'invention, de vaporiser l'eau instantanément, le dispositif fonctionnant comme suit : l'eau préalablement chauffée parvient au fond du cylindre central où elle est fortement chauffée et tend à se vaporiser en accroissant ainsi la pression qui va dépasser la pression d'alimentation. A ce moment s'est crée, dans le circuit de vaporisation, en aval de la valve de non-retour, une pression supérieure à-la pression d'alimentation, de sorte qu'il n'arrive plus d'eau. Quand on doit prélever de la vapeur, on manoeuvre l'ouver- ture de la valve de sortie et on fait ainsi tomber la pression à l'intérieur du circuit du vaporisateur. Cette chute de pression, associée à la haute température maintenue dans le bloc, fait vaporiser instantanément l'eau contenue dans le circuit et cette vapeur peut ainsi s'échapper dans le circuit prévu à cet effet. En même temps qu'elle ouvre la valve de sortie en faisant ainsi baisser la pression, la poignée de commande met en outre la pompe d'alimentation en marche, de sorte que se crée à nouveau, en amont de la valve de non-retour, une pression plus élevée que celle que l'on a en aval, c'est-à-dire dans le circuit du vaporisateur, et de l'eau peut alors arriver de nouveau tant que l'on continue à soutirer de la vapeur. A la fermeture de la valve de sortie correspond un nouvel accroissement de la pression intérieure, de sorte que la valve de non-retour se ferme ramenant le circuit dans les conditions voulues pour qu'il soit prêt à une nouvelle utilisation. On a prévu pour le cas où on soutire de la vapeur manière continue et à débit constant, une variante dans laquelle, tout en étant essentiellement constitué commue il est indiqué plus haut, le vaporisateur comporte une valve de non-retour insérée dans son circuit d'alimentation et qui laisse passer une petite quantité constante, continue et contrôlée d'eau pendant qu'on prélève la vapeur. Cette valve doit, en outre, avoir un certain retard à la fermeture pour de petites variations de pression entre son aval et son amont, tandis qu'elle doit se fermer complètement quand on cesse de prélever de la vapeur, c'est-à-dire pour de fortes différences de pression entre l'aval et l'amont. Il est prévu en outre, dans cette variante, que la quantité d'eau alimentée de manière constante et contrôlée pendant qu'on prélève de la vapeur soit introduite dans le circuit de vaporisation directement dans la partie la plus élevée du serpentin, de telle sorte qu'elle s'écoulera dans celui-ci par gravité jusque dans le bas où elle parviendra déjà à l'état de vapeur. A la sortie du serpentin, la vapeur est envoyée dans le bas de la partie centrale cylindrique du bloc métallique pour en sortir par le haut et passer dans l'ensemble de réglage constitué par la valve de sûreté et la valve d'ouverture et de fermeture associée à la commande de la pompe d'alimentation sous pression élevée décrite plus haut. Il est également prévu dans la variante, selon ltinvention, que le bloc métallique renfermant le circuit hydrauliaue est chauffé à une température supérieureà celle indiquée plus haut, à 2800 à 3000C par exemple,et est maintenue constante par le thermostat ou l'organe similaire déjà prévu. Le prélèvement continu et constant de vapeur à travers la valve selon la variante doit être prévu de tille sorte que la quantité d'eau d'alimentation soit égale à la quantité d'eau que l'appareil peut vaporiser. La valve de non-retour à débit contrôlé doit permettre de débiter, de préférence , de 50 à 150 cm3 par minute àla pression de 8kWcm2. De cette façon, selon la variante, quand on prélève de la vapeur en ouvrant la valve de sortie et mettant simultanément en marche la pompe d'alimentation, la valve à passage con trôlé s'ouvre et laisse passer la petite quantité d'eau prévue. Celle-ci pénètre dans le serpentin qui se trouve à température élevée et s'écoule vers le bas en arrivant, déåà vaporisée,dans dans la partie cylindrique centrale qui constitue une chambre d'équilibre de la pression et de réserve de vapeur. A la fermeture de la valve de sortie de vapeur, la pression interne du circuit augmente rapidement dépassant la pression d'alimentation de liteau, de sorte que la valve de non-retour à débit constant con trôlé se ferme arrêtant l'arrivée d'eau au vaporisateur. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées è titre d'exemples non limitatifs aux dessins annexés. La fig. 1 représente une première forme de réalisation de toute l'installation ; La fig. 2 représente cette même installation avec le vaporisateur prévu en variante. En se reportant à la fig. 1,on y voit schématiquement représenté un appareil à café express constitué par une petite chaudière 1 d'un type particulier, dont la capacité est limitée à quelques doses de boisson, associée à un groupe 2 comportant, comme d'ordinaire, un porte-filtre 3 dans lequel on dispose le café moulu. Une pompe 4 prélève de l'eau à la conduite 5 et l'envoie, par la conduite 6, à la chaudière 1 à une pression notablement élevée à travers une valve de non-retour 7. Dans la chaudière 1 est installé un chauffage électrique 8 alimenté par les conducteurs 9-10 branchés sur une ligne 11-12. La température de la chaudière 1 est contrôlée par un thermostat ou un appareil similaire 13 qui commande un interrupteur ou un organe similaire 14.La moto-pompe 4 est alimentée en courant électrique par les conducteurs 15-16 branchés sur la ligne 11-12, un interrupteur 17 étant inséré sur le conducteur 16. lie vaporisateur selon l'invention est constitué par un bloc métallique 18, de préférence en alliage d'aluminium ou en alliage similaire, dans lequel est inséré un circuit tubulaire constitué par un cylindre vertical 19 et un serpentin 22. Ce cylindre 19 est alimenté dans le bas par un circuit 20 provenant de la chaudière 1 et sur lequel est insérée une valve de non-retour 21. lie serpentin 22, noyé de préférence dans le bloc 18 ferme, est relié d'un côté au cylindre 19 par le conduit 23 et ressort du bloc 18 par le conduit 24. La vapeur sortant du serpentin par le conduit 24 parvient à un groupe de commande 25 comporant une valve de sûreté 26 controlée par un ressort réglable 27, une valve de sortie 28 poussée contre son siège 29 par un ressort 30, une commande d'ouverture constituée par un axe 31 agissant sur la valve 28 et commandé dans le sens axial par une visouun organe similaire 32 à l'aide d'une poignée ou d'un organe similaire 33. Cette poignée actionne également, par l'intermédiaire d'un levier 34,l'interrupteur 17 qui commande le démarrage et l'arrêt de la pompe 4. Un ajutage 35 ,disposé en aval de la valve 28,permet l'évacuation de la vapeur produite dans le circuit de vaporisation pour qu'elle soit utilisée pour le service requis. Le bloc 18 est porté à une température élevée, de l'ordre de 1800 à 2000C, par un chauffage électrioue 36 relié à la ligne 11-12 par les conducteurs 37-38 et un interrupteur ou un organe similaire 39, contrôlé par un thermostat ou un organe similaire 40, pour maintenir la température de bloc dans l'intervalle restreint qui est requis. lie vaporisateur selon la présente invention fonctionne comme suit. En supposant aue l'ensemble ait atteint son régime et soit à l'état de repos , I'eau-de la chaudière 1 se trouve à la température voulue pour faire l'infusion de café au moment où on la demandera ; la pression de cette eau est celle qui est fournie par la pope-4 et maintenue par l'action des valves de non-retour 7 et 21. Dans le circuit du vaporisateur se trouve également une certaine quantité d'eau, transformée en partie en vapeur par la chaleur du bloc 18. Sous l'action de la pression supplémentaire engendrée par la vapeur, la valve de non-retour 21 reste fermée de même que la valve de sortie 28. Quand l'utilisateur veut prélever de la vapeur, il manoeuvre la poignée 33 dans le sens voulu pour visser la zone filetée 32 dans le bloc 25. Ce faisant, il commande le démarrage de la pompe 4, par l'intermédiaire du levier 34 agissant sur l'interrupteur 17, et l'ouverture de la valve de sortie 28 qu'il éloigne de son siège 29. Cette ouverture fait baisser la pression dans le circuit du vaporisateur de sorte que la vapeur qui y a été produite peut sortir par l'ajutage 35 tandis qu'une nouvelle quantité d'eau parvient au cylindre 19 par la valve 21. Cette eau commence à se vaporiser dans ce cylindre et continue à se vaporiser dans le serpentin, favorisée en cela par la chute instantanée de pression. Le dispositif selon l'invention permet de faire déåà déposer le calcaire de l'eau dans la chaudière 1 et éventuellement au fond du cylindre 19, limitant ainsi le dépôt qui pourrait se former le long du serpentin et sur les valves de sortie. En manoeuvrant la poignée 33 en sens inverse du sens précédent, on arrête la pompe 4 et on ferme la valve 28 rétablissant ainsi la pression à l'intérieur du circuit en même temps que se ferme la valve de non-retour 21 Quand on veut seulement avoir du café, le groupe de production 1-2-3, avec la pompe correspondante 4 et le chauffage 8, fonctionne normalement sans intéresser le vaporisateur instantané selon l'invention qui reste séparé du groupe par la valve de non-retour 21 comme il a été déjà dit. En se reportant à la forme d'èxécution de la fig. 2, sur laquelle les parties déJà décrites de-l'ensemble sont repéréespar les mêmes chiffres que sur la fig. 1, on voit, en variante, un vaporisateur constitué par un bloc métallique 18a dans lequel est inséré un circuit tubulaire constitué nar un serpentin 22a et une chambre cylindrique 19a. Le serpentin 22a est alimenté par le haut par un tuyau 20a provenant de la chaudière 1 et dans lequel est insérée une valve de non-retour 21a à débit constant contrôlé.La chambre 19a est ménagée verticalement au centre du bloc 18a, reliée dans le bas à la sortie du serpentin 22a par un raccord 23a et, dans le haut, par le conduit 24a, au groupe de commande 25 pré cédemment décrit en se référant à la fig. 1. Le bloc 18a est porté à une temrérature élevée, de l'ordre de 280? à 3000C, par un chauffage électrique 36 relié à la ligne 11-12 par les conducteurs 37-38, un interrupteur ou un organe similaire 39, contrôlé par un thermostat ou un organe -similaire 40, étant inséré sur le conducteur 38 pour maintenir la température du bloc dans un intervalle déterminé. L'ensemble fonctionne comme suite (se référer à la fig. 2) En surposant qu'il ait atteint son régime et soit à l'état de repos; l'eau ae la chaudière 1 se trouve à la température voulue pour faire l'infusion de café au moment où on la demandera; la pression est celle qui est fournie par la pompe 4 et maintenue par l'action des valves de non-retour 7 et 21a. Dans le circuit de vaporisation se trouve aussi une certaine quantité de vapeur produite par le chauffage du bloc 18a. Sous l'action de la pres sion supplémentaire engendrée par cette vapeur, la valve de nonretour 21a se ferme de même que la valve de sortie 28. Quand ltutilisateur veut prélever de la vapeur, il manoeuvre la poignée 33 dans le sens voulu pour visser la zone filetée 32 dans le bloc 25. Ce faisant, il commande le démarrage de la pompe 4, par l'intermédiaire du levier 34 agissant sur linterrup- teur 17 et l'ouverture de la valve de sortie 28 qu'il éloigne de son siège 29. Cette ouverture fait baisser la pression dans le circuit du vaporisateur de sorte que la vapeur qui s'y trouve déjà peut sortir par l'aåutage 35 et la valve 21a s'ouvre sous l'action de la pompe et de la chute de pression en aval. Selon cette variante, la valve de non-retour 21a doit constamment laisser passer une petite quantité d'eau, de l'ordre de 50 à 150 cm3 par minute qui pénètre par le haut dans le serpentin 22a et stécoule par gravité vers le bas en parcourant rapidement ce serpentin qui se trouve à température élevée et se transformant très vite en vapeur. Cette vapeur passe alors par le raccord 23a dans la chambre centrale 19a et en sort par le conduit 24a et la valve 28 jusqu'à l'aåutage 35.La quantité d'eau qui pénètre constamment dans le serpentin 22a doit être égale à la quantité nécessaire pour produire la vapeur qui peut être évacuée à la sortie de l'aåutage 35, c'est-à-dire qu'il ne doit pas se produire à l'intérieur du circuit ni un excès de vapeur quiauementerait la pression intérieure et ferait fermer la valve 21a, ni insuffisamment de vapeur afin d'éviter d'en interrompre ou d'en réduire le débit. En outre, selon cette variante, la chambre centrale 19a a pour tache de constituer une chambre d'équilibre de la pression afin de parer aux variations de pression qui peuvent survenir pendant qu'on prélève de la vapeur. il est entendu que de nombreuses variantes constructives pourraient être apportées à ce qui a été décrit plus haut, en particulier en ce qui concerne la valve de non retour à débit constant dont la constitution doit être adaptée à la fonction telle qu'elle a été spécifiée plus haut, sans sortir pour autant du domaine de la présente invention. X E V E N D I C A T I O S ; 1 - Vaporisateur instantané pour services auxiliaires dans des appareils à café express, caractérisé en ce qu'il est constitué par un bloc métallique dans lequel est inséré un circuit hydraulique alimenté en eau sous pression provenant de la chaudière au moment où on prélève de la vapeur, le bloc métallique et le circuit hydraulique étant portés à une température élevée et l'ouverture de la valve de sortie avec commande simultanée de l'alimentation à haute pression étant prévue, soit pour provoquer une baisse de pression sur le circuit qui entrainera la vaporisation instantanée de l'eau qui y est contenue, soit pour permettre d'alimenter, à nouveau, avec de l'eau sous pression. 2 - Vaporisateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de vaporisation comporte un cylindre vertical alimenté dans le bas par un serpentin, le tout étant inséré dans le bloc métallique et bouché en amont par une valve de non-retour vers la chaudière et, en aval, par une valve de sortie, l'ouver- ture de cette dernière étant commandée. de l'extérieur en même temps que le démarrage de la pompe d'alimentation en eau sous pression. 3 - Vaporisateur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la température du bloc métallique renfermant le circuit est maintenue entre d'étroites limites préalablement fixées à l'aide d'un thermostat ou d'un appareil similaire. 4 - Vaporisateur selon la revendication 1, caractérisé en ce aue l'alimentation en eau doit être effectuée de manière continue, en petite quantité et à débit constant à l'aide d'une valve de non-retour à débit contr8lé. 5 - Vaporisateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de vaporisation comporte un serpentin alimenté par le haut et qui débouche dans un cylindre vertical ménagé dans le bloc métallique , bouché en amont par une valve de non-retour vers la chaudière et, en aval, par une valve de sortie, l'ouver- ture de cette dernière étant commandée de l'extérieur en même temps que le démarrage de la pompe d'alimentation en eau sous pression. 6 - Vaporisateur selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la température du bloc métallique renfermant le circuit hydraulique est maintenue entre 1800 et 3000C, et, de préférence, entre 2800 et 3000C. 7 - Vaporisateur selon les revendications 4,5 et 6, caractérisé en ce que la quantité d'eau qui passe constamment , pendant qu'on prélève de la vapeur, à travers la valve de non-retour montée en amont du serpentin est essentiellement égale à la quantité d'eau nécessaire pour Eroduire la vapeur qu'on désire prélever à travers la sortie commandée. 8 - Vaporisateur selon les revendications 4,5 et 6, caractérisé en ce que la quantité d'eau qui passe de manière continue et contrôlée à travers la valve de non-retour est de l'ordre-de 50 à 150 cm3 par minute.