Brevet FR2537864A3 — publié le 19840622

FR 2537864 A3 19840622 FR 8320375 A 19831220 Cafetière électrique à filtre cefue L'invention se rapporte à une cafetière électrique à filtre centrifuge, en particulier à une cafetière "expresso', dans laquelle le filtre centrifuge est accouplé à un moteur d'entraînement et, à partir d'un réservoir chauffé installé en dessous, reçoit l'eau dtéchaudage au moyen d'un cône creux qui, monté sur le filtre et tournant avec lui, va en siélara glissant vers le haut. Dans de telles cafetières, pour obtenir un bon rendement de la poudre de café et pour éviter la formation de balourds, il est important que la poudre de café se répartissant parfaitement dans le filtre centrifuge au démarrage du moteur. Dans ces conditions, la poudre de café sèche et encore fluide se répartit beaucoup plus facilement qu'une poudre de café déja humidifiée. Comme le dispositif d'alimentation est toutefois solidaire du filtre centrifuge et commence-b tourner avec ce dernier, la difficultS réside dans le fait que l'eau d'échaudage est trop rapidement amenée au filtre centrifuge et met fin au processus de répartition de la poudre de café9 Cette difficulté apparat en particulier dans les appareils comportant un court dispositif d'alimentation, par exemple un court cône creux.La mauvaise répartition de la poudre de café provoque non seulement un rendement irrégulier de celléuci mais aussi, en raison des balourds qui en résultent dans certains cas, engendrent des vibrations qui diminuent la vitesse de rotation pendant le processus d'échaudage en diminuant par la même la qualité du café préparé. L'invention a par conséquent pour objet de mettre au point une cafetière du type précité qui prépare en peu de temps un bon café, notamment un bon café expresso,et en particulier diminue les défauts de fonctionnement et les fatigues de l'appareil dues aux balourds0 Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que le cône creux comporte une surface de paroi interne qui forme avec l'axe de rotation (arbre) un angle d'environ 0,5 - 100 et sur laquelle des nervures s'étendent jusqu'en dessous du niveau d'eau maximal contenu dans le réservoir 1 ela préparation d'une tassez Grâce à ces dispositions, on retarde le démarrage de l'alimentation en eau suffisamment longtemps pour qu'une bonne répartition et un tassement préliminaire de la poudre de café sensiblement sèche puisse s'effectuer avant que l'alimentation en eau atteigne un débit important, Par ailleurs, on peut réaliser de cette façon des vitesses de travail favorables d'environ 5000 a 7000 tours/minute pendant le processus d'échaudage sans que l'alimentation en eau prenne trop tôt une allure importantee Comme cône creux, on peut aussi dans le cas extrême envisager un tube d'alimentation cylindrique dans lequel l'action de la force centrifuge provoque déja' une montée de l'eau d'alimentation. Les angles précités sont mesurés entre la verticale ou l'axe de rotation et un côté de la paroi interne conique du cône creux.L'angle total du cône représente le doublez Les nervures dans le cône creux descendent en dessous de la surface de l'eau se formant dans le cône creux avant le début de l'alimentation en eau0 Les nervures à leur extrémité inférieure se terminent toutefois de préférence sensiblement au niveau du cône creux, ce qui permet d'obtenir d'excellents résultats. Les nervures s'étendent avantageusement à peu près sur toute la hauteur du cône creux, ce qui assure une distribution régulière et bien répartie sur toute la périphérie de l'eau d'échaudage dans le filtre centrifuge.Le nombre des nervures joue également un rôle important9 au moins trois nervures devant être prévues et un résultat particulièrement favorable est obtenu avec six nervures0 On pourrait aussi prévoir un plus grand nombre de nervures, mais une certaine épaisseur minimale des nervures et l'espace disponible limitent toutefois leur nombre, Les nervures sont de préférence disposées radialement dans des plans sensiblement verticaux coupant l'axe de rotation sur toute sa longueur0 On peut cependant utiliser aussi des nervures sinueuses.Dans leur zone inférieure, les nervures peuvent être légèrement sinueuses de façon qu'en tant que pales, elles agissent à l'encontre du sens d'alimentation normal et que leur action empêchant cette alimentation soit surmontée à mesure qu'augmente la vitesse de rotation par l'effet dynamique du corps creux dû à la force centrifuge. Comme moteur d'entraînement, on peut avantageusement utiliser un moteur à collecteur pouvant êtze réalisé sous forme de moteur shunt ou de moteur série avec ou sans eraci- tation à aimant permanents Ce moteur peut aussi fonctionner avec une tension plus faible que la tension du réseau qui est prélevée de préférence sur la résistance de chauffage du réservoir d'eau. Tous ces types de moteurs se caractérisent par un couple de démarrrage élevé et par conséquent par une forte accélération initiale, ce qui favorise une bonne répartition de la poudre de café sèche, attendu que celle-ci dans le filtre centrifuge fortement accdléré se met à glisser, c' est-a-dire à être animée de mouvements relatifs par rapport au filtre centrifuge. La difficulté réside toutefois dans le fait que les vitesses de rotation de ce type de moteur sont trop élevées lorsque le moteur est largement dimensionné en vue d'obtenir une accélération particulièrement bonne.Pour limiter la vitesse de rotation, le moteur entrain donc anfita- geusement un moulinet qui empêche de dépasser les vitesses de rotation favorables pendant le processus d'échaudage et évite par conséquent les surcharges mécaniques de l'appareil qui pourraient se produire dans les plages supérieures de vitesse de rotation en marche à vide, par exemple sous l'effet des vibrations. De préférence, la soufflante de refroidissement du moteur est surdimensionnée pour faire office de. moulinet. Par un agencement judicieux, on peut ainsi réaliser en même temps dans le corps de l'appareil une circulation d'air particulièrement intense, qui peut empêcher la contrainte thermique des parties en matière plastique du corps sous l'effet du chauffage du réservoir d'eau. L'extrémité inférieure du cône creux peut s'arrêter à une distance d'au moins 3 mm environ au-dessus de la surface du fond du réservoir d'eau dans la zone d'aspiration et faire de préférence saillie dans un creux de ce réservoir afin d'y puiser l'eau aussi complètement que possible. La distance entre le fond du réservoir d'eau dans la zone d'aspiration et l'extrémité inférieure du cône creux est de préférence d'environ 4 mm. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel G la figure 9 représente une cafetière à filtre centrifuge en coupe verticale sensiblement suivant l' l'axe de rotation tel que cela est schématisé par la ligne I-I de la figure 2 ; la figure 2 représente à une échelle agrandie une coupe s-ensiblement suivant Il-Il de la figure 1 la figure 3 représente un détail en coupe sensiblement suivant la ligne III-III de la figure 2. La cafetière électrique représentée sur le dessin comporte un socle 2 muni sur le côté d'un support 4 venu d'une seule pièce pour deux tasses à café .6 placées l'une à côté de l'autre. Sur le socle est posé un réservoir d'eau 8 normalement en forme de cuvette comportant un fond 10 allant en descendant vers le centre et sur la face inférieure duquel est fixé un chauffage électrique 12. Dans la zone centrale, le fond 10 se transforme en un embout tubulaire 14 faisant saillie vers le haut dans le réservoir et à travers lequel s'étend l'arbre vertical 16 d'un moteur électrique 189 qui est supporté par des consoles 20 réalisées sur la face inférieure du fond 10 du réservoir d'eau 8. Un filtre centrifuge 22 comporte un cône creax 24 qui pénètre par sen dessous dans le réservoir d'eau et qui sert de dispositif d'alimentation pour l'eau d'échaudage. Sur l'arbre 16 du moteur est monté, fixé en rotation, un entraîneur 25 qui, par une surface latérale externe allant en s'élargissant vers le bas de façon légèrement conique à l'intérieur et à l'extérieur deseend jusque dans la zone du fond du réservoir d'eau on coiffant l'embout tubulaire 14 du réservoir d'eau 8 8.Le Le cne creux 24 est muni sur a face intérieure de trois nervures de centrage 27 qui s'étendent sur toute sa hauteur et dont les arêtes intérieures présentent la meme conicité relativement à l'axe de rotation que la surface latérale externe de l'entratneur 25 sur laquelle elles sont enfilées par le haut0 Entre deux nervures de centrage 27 est à chaque fois insérée une autre nervure 28 qui ne sétend pas tout à fait jusqu'à la surface latérale externe de l'entraîneur 250 Ces nervures supplémentaires 28 ne servant pas au centrage sont utilisées pour former dans le cône creux 24 un assez grand nombre de canaux verticaux pour assurer une répartition aussi régulière que possible de l'amenée d'eau d'échaudage sur la périphérie. Â sa partie supérieures le cône creux est fermé par un couvercle 29 qui laisse subsister par rapport au cône creux 24 une fente annulaire 54 pour répandre l'eau d'échaudage sur la poudre de café. Le couvercle 29 est ancre, fixé en rotation, sur les nervures 27 et 28, et comporte sur sa face interne une denture qui engrène de façon amovible dans une denture complélentaire 26 prévue à l'extrémité supérieure de ltentratneur 25 Sur le bord supérieur du réservoir d'eau 8 est installée une enceinte collectrice annulaire 30 qui est munie d'un fond 32 allant en descendant en direction du support 4 pour les tasses à café 6 et d'un canal de sortie 34 qui fait saillie légèrement radialement vers l'extérieur et qui se ramifie en deux becs verseurs 36 dont l'un seulement est visible sur le dessins Sur l'enceinte collectrice 30 est posé un couvercle 38 comportant une paroi annulaire cylindrique 40 qui fait saillie vers le has dans l'enceinte collectrice 30 et recueille le café projeté hors du filtre centrifuge pour le faire descendre dans l'enceinte collectrice annulaire La figure 3 montre la façon dont le cône creux 24 dans sa section d'extrémité inférieure présente une conicité renforcée sur sa face extérieure et va ainsi en s'amincissant enibrme de lame, si bien qu'au niveau de son extrémité inférieure 31 la paroi ne présente plus qu'une très faible épaisseur.L'épaisseur de la paroi au niveau du point 31 doit juste être encore suffisante pour que la paroi ne soit pas trop facilement endommagée lors du nettoyage du filtre centrifuge Une section d'extrémité inférieure 41 de l'arbre 16 du moteur électrique 18 fait saillie par on bas hors du moteur et porte une soufflante de refroidissement 42o Une soufflante axiale 43 à quat-re pales envoie de l'air au moteur électrique 18 pour son refroidissement.Quatre bras 44 dépassant par en haut des extrémités extérieures des pales de la soufflante axiale portent une soufflante radiale 45, qui tourne horizontalement autour du moteur 18 et qui provoque dans le socle 2 une circulation d'air intensive schématisée par des flèches En dessous du réservoir d'eau chauffée 8, le socle comporte des ouvertures d'entrée dsair 46 réparties sur la périphérie et des ouvertures de sortie d'air 47 également réparties sur la périphérie au niveau de la soufflante radiale 45.Dans le fond du socle 2 sont pratiquées des orifices d'évacuation d'eau 49 qui servent aussi d'ouvertures d'entrée d'air. Le courant d'air de sortie et les courants d'air d'entrée ne représentent respectivement qu'une partie du volume d'air brassé par la soufflante par unité de temps.Grâce à la rapide circulation d'air et à l'échange d'air s'y opérant, -le socle 2,en parti- culier dans sa & ne voisine du réservoir d'eau, est refroidi suffisamment intensément pour que, en dépit de la contrainte thermique provoquée par le chauffage 12, on puisse utiliser pour sa fabrication une matière plastique peu coûteuse à constance thermique relativement faible. En ce qui concerne le moteur électrique 18, il s'agit d'un moteur série monophasé ayant une puissance absorbée de 65 W + 30 % en régime de travail compris entre environ 5000 et 7000 tours/minute, l'enroulement de ce moteur universel étant établi de façon que la puissance débitée maximale se situe à ce régime. La soufflante de refroidissement 42 empêche que la vitesse de rotation augmente sensiblement au-dessus de 7000 tours/minute. La puissance débitée du moteur aux vitesses de rotation comprises entre 5000 et 7000 tours/minute est d'environ 20 - 25 W. Le filtre centrifuge 22 est établi pour la préparation dssau maximum deux tasses de café expresso en un processus d'échaudage. Les nervures 27 et 28 dans le cône creux 24 sont disposées dans des plans radiaux par rapport à l'axe de rotation et s'étendent jusqu'à l'extrémité inférieure du cône creux 24 qui se termine à 4 mm au dessus de la zone médiane et en creux du fond 10 du réservoir d'eau 8. La cafetière qui vient d'être décrite fonctionne de la façon suivante. Après avoir enlevé le couvercle 38 et retiré le filtre centrifuge 22 de l'arbre 16, on verse de l'eau fraîche par en haut dans le réservoir d'eau 8e On ôte ensuite le couvercle 50 du filtre centrifuge 22 que l'on remplit de poudre de c-afé 52. On enfile alors à nouveau le filtre centrifuge sur l'arbre 16, on remet le couvercle 38 et on dispose deux tasses 6 sur le support 4 en dessous des becs verseurs 36. après branchement de l'appareil, on ne met tout d'abord en route que le chauffage 120 Dès qu'un régulateur non représenté constate que l'eau est suffisamment chaude, le moteur 18 se met en marche et accélère le filtre centrifuge 220 La poudre de café 52 commence tout d'abord à se répartir en forme d'anneau comme représenté. Dès qu'une vitesse de rotation suffisante est atteinte, le cône creux 24 entre en action et, par la fente annulaire 54 aménagée sur son extrémité supérieure, propulse l'eau. sur l'anneau 52 constitué de poudre de café. Le café préparé sort du filtre centrifuge 22 par une fente annulaire 56, est arrêté par la paroi annulaire 40 du couvercle 58 et dévié vers le bas dans l'enceinte collectrice 30 à partir de laquelle il s'écoule dans les tasses à café 6 par le canal 34 et les becs verseurs 36. Un limiteur de température disposé sur la face inférieure du réservoir d'eau réagit lorsque la température du réservoir d'eau augmente à mesure de son séchage et arrête le chauffage ainsi que le moteur0 REVENDICATIONS lo Cafetière électrique X filtre centrifuge, en particulier cafetière "expresso", dans laquelle le filtre centrifuge est accouplé à un moteur d'entraînemant et à -partir d'un réservoir chauffé installé en dessous, reçoit l'eau $d'échaudage au moyen d'un cône creux qui, monté sur le filtre et tournant avec lui, va en s'élargissant vers le haut, caractérisé par le fait que le cône creux (24) comporte une surface de paroi interne qui forme avec ltaxe de rotation (arbre 16) un angle d'environ 8,5 - 10 et sur laquelle des nervures (27, 28) s'étendent jusqu'en dessous du niveau d'eau maximal contenu dans le réservoir g8) lors de la préparation d'une tasse. 2. Cafetière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les nervures (27, 28) a leur extrémité inférieure se terminent sensiblement au niveau du cône creux (24). 3. Cafetière selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que les nervures (27, 28) s'étendent à peu près sur toute la hauteur du cône creux (24). 4. Cafetière selon l'une quelconque des revendications 1 à3, caractérisée par le fait que les nervures (27 28) sont disposées dans des plans radiaux par rapport à l'axe de rotation. 5. Cafetière selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait quelle comporte au moins trois, de préférence six nervures (27, 28). 6. Cafetière selon l'une quelconque des revendications 7 à 5, caractérisée par le fait que comme moteur d'entraînement on utilise un moteur à collecteur, en particulier un moteur série monophasé (moteur électrique 18). 7. Cafetière selon la revendication 6, caractérisée par le fait que comme moteur d'entrainement on utilise un moteur à aimant permanent. 8. Cafetière selon l'une quelconque des revendications 1 à 79 caractérisée par le fait que le moteur d'entraînement (moteur électrique 18) entraîne un moulinet (soufflante de refroidissement 42). 9. Cafetière selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le moteur comporte une soufflante de refroidis- sement (42) qui est réalisée sous la ferme d'un moulinet. 10. Cafetière selon l'une quelconque des revendications 9 à 9, caractérisée par le fait que la surface de paroi interne du cône d'alimentation (24) forme avec l'axe de rotation (arbre 16) un angle d'environ 10 a 6 et en particulier d'environ 3 . 11. Cafetière selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que l'extrémité inférieure du cône creux (24) se trouve à une distance d'au moins environ 3 mm et en particulier d'environ 4 mm au-dessus de la surface du fond du réservoir d'eau (8) dans la zone d'aspiration.