Brevet FR2683135A1 — publié le 19930507

La présente invention se rapporte à un circuit d'optimisation et de maintien de la température de l'eau à une valeur idéale pour les machines de préparation de café liquide. Actuellement, le chauffage de l'eau délivrée sous pression par les machines de préparation du café s' effectue de la manière suivante. L'eau arrive sous pression par un premier conduit dans une cartouche de chauffage d'un certain volume intérieur et en repart par un deuxième conduit pour être délivrée chaude dans un des postes de préparation du café connus sous la terminologie postes ou groupes d'injection. Chaque poste est alimenté de la même façon en eau chaude à partir d'un circuit distinct de préparation. Le chauffage de l'eau s'effectue selon le principe du bain marie. La cartouche est immergée dans l'eau chaude d'une chaudière contenant un plus grand volume d'eau maintenu sous pression à une température constante proche de l'ébullition. Par ailleurs, pour éviter le refroidissement de l'eau entre la chaudière et les postes d'injection, on réalise, massives et conductrices de chaleur, toutes les pièces de jonction et de support assurant la liaison mécanique entre la chaudière et chaque groupe d'injection ainsi que ce dernier. Ainsi, le volume supplémentaire à l'intérieur duquel passe l'eau chaude se trouve par construction en contact thermique direct avec le corps de la chaudière. Tout ce volume est donc porté à une température voisine de celle de la chaudière et la structure massive de la liaison permet de garantir une inertie thermique suffisante pour le maintien de la température de l'eau depuis la chaudière jusqu'à sa sortie au niveau de chaque poste d'injection. Ce maintien en température permet d'obtenir des conditions à peu près satisfaisantes pour un régime de production moyenne en quantité et en cadence. Il en va tout autrement lors d'un usage intensif, comme on peut le rencontrer en période de pointe dans les brasseries, cafés, restaurants et autres débits de boissons. Ainsi, en usage intensif, c'est-à-dire en continu et à haute cadence, les cafés préparés successivement deviennent systématiquement brûlants après un certain nombre. De plus, la production du café en début de mise en chauffe ne permet pas de trouver rapidement les conditions optimales de préparation pouvant exister pendant le régime permanent. Certains constructeurs ont remédié à cet inconvénient par l'isolation thermique des pièces massives de liaison entre la chaudière et chaque groupe d'injection ou en réalisant ces pièces creuses pour faire circuler l'eau chaude de la chaudière à l'intérieur de celles-ci. Malheureusement ces modifications, aussi bien l'une que l'autre, n' apportent qu'une faible amélioration. Toutes ces techniques antérieures présentent l'inconvénient important de délivrer à un certain moment dans le régime de haute cadence d'utilisation de l'eau, soit trop, soit pas assez chaude au niveau des postes d'injection. En effet, l'eau chaude transmet ses calories aux pièces massives de la liaison chaudière-groupe d'injection qui, portées à une certaine température par un débit plus important d'eau chaude, restent à une température voisine de celle-ci, car chauffées en permanence. L'eau devient alors trop chaude en sortie car sa température de départ de la chaudière est réglée pour un régime intermittent avec pertes calorifiques sur le trajet de la chaudière au groupe d'injection correspondant. Ainsi, en usage intensif, la température de sortie de l'eau chaude s'avère trop élevée pour assurer, lors de son passage dans la mouture, des conditions optimales de libération des arômes nécessaires à la préparation d'un bon café. Ce mode de transfert de l'eau chaude ne garantit pas, sur la totalité des conditions et impératifs d'utilisation, la fourniture d'un café de qualité. La présente invention a pour but de diminuer, de limiter et de réguler la température de l'eau fournie aux groupes d'injection du café en vue d'obtenir, au niveau de la préparation, une eau à température optimale et constante totalement indépendante des conditions d'utilisation. A cet effet, l'invention consiste en l'interposition, dans une machine de préparation de café comprenant un ou plusieurs circuits de préparation de l'eau, d'un organe mélangeur d'eau froide sur chaque circuit placé sur le conduit amenant l'eau chaude de la cartouche au poste d'injection. Cet organe mélangeur d'eau froide comprend une voie principale d'eau chaude et une entrée d'eau froide mélangée en quantité variable avec l'eau chaude pour délivrer en sortie une eau à la température souhaitée, inférieure à celle de l'eau chaude présente à la sortie de la cartouche. L'organe mélangeur est placé de préférence à proximité du poste d'injection. Selon une variante préférée, l'organe mélangeur est un mitigeur thermostatique avec limiteur de température. Selon une autre variante, le corps de l'organe mélangeur est totalement intégré au groupe d'injection ou au bloc mécanique le reliant à la chaudière. Les avantages que procure cette technique sont multiples température optimale de l'eau . organe simple et facile à monter dans le circuit coût supplémentaire acceptable . pas d'énergie supplémentaire consommée . peu d'entretien. On comprendra mieux le fonctionnement du circuit selon l'invention à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré non limitatif d'une machine à café à deux circuits de préparation de l'eau, tel qu'il est représenté sur les figures 1 à 4 dans lesquelles . la figure 1 est le schéma général des circuits d'eau d'une machine à café classique comportant deux circuits de préparation de l'eau pour le café . la figure 2 est le schéma général des circuits d'eau, chaque circuit de préparation de l'eau étant pourvu d'un organe mélangeur . la figure 3 est une vue en perspective de la chaudière et de son environnement, montrant un emplacement de l'organe mélangeur sur le circuit de préparation de l'eau chaude . la figure 4 est une vue en coupe d'une version d'un organe mélangeur, limiteur et régulateur. Le schéma général de préparation d'eau chaude d'une machine classique à café est représenté schématiquement sur la figure 1. I1 présente deux circuits de préparation de l'eau chaude pour le café. Pour simplifier le dessin, les organes de contrôle et de régulation de la pression au niveau des cartouches, de la température et de la pression au niveau de la chaudière, ont été volontairement omis. I1 apparaît évident, d'autre part, qu'une machine à café comportant un seul circuit de préparation de l'eau chaude, ou un nombre de circuits supérieur à deux, demeure dans le cadre de l'invention. Une arrivée d'eau 1 provenant du réseau se divise en . un conduit d'alimentation 2 contrôlé par une vanne 3 qui dessert une chaudière 4 équipée d'une résistance électrique de chauffage 5 . un conduit 6, relié à une pompe 7, qui se partage en deux conduits identiques tels que 8, alimentant chacun une cartouche telle que 9 immergée dans la chaudière 4. La sortie de chaque cartouche 9 est reliée par un conduit 10 à un poste 11 de préparation du café, contrôlée par une vanne de distribution 12. Les postes 11 sont à simple bec ou multi becs. Dans une machine à café de type classique telle que celle décrite ci-dessus, l'eau du réseau présente à l'arrivée d'eau 1 alimente, d'une part, la chaudière 4 par le conduit 2 sur lequel la vanne 3 permet de maintenir un niveau constant, et d'autre part, par le conduit 6, la pompe 7, puis les conduits 8, les cartouches 9 immergées dans la chaudière 4. L'eau est maintenue à l'intérieur de la chaudière à une température proche de l'ébullition. L'eau sous pression à l'intérieur de la cartouche 9 acquiert une température élevée. Lorsque l'on agit sur la vanne de distribution 12, l'eau provenant de la cartouche 9 correspondante est apportée par le tube 10, et sort sous pression par un bec 13 du poste de préparation 11. L'invention, dans la réalisation préférée telle que celle représentée schématiquement de manière non limitative sur la figure 2, comprend, pour chaque circuit de préparation de l'eau, un organe mélangeur 14, par exemple du type régulateur à effet thermostatique ou réglable manuellement ou automatiquement à une température de consigne. Cet organe mélangeur est disposé par exemple sur le conduit 10 à proximité de la sortie du poste d'injection 11. Son entrée d'eau chaude est reliée à la cartouche 9 et sa sortie d'eau mitigée à l'entrée du poste d'injection 11. Son entrée froide est raccordée à l'alimentation en eau froide 8 par un conduit 15. La figure 3 représente en perspective l'intérieur d'une machine à café. On y remarque la chaudière 4, une cartouche de chauffage 9, le conduit 8 d'amenée d'eau froide à la cartouche 9, le conduit 10 de départ de la cartouche vers le poste d'injection et l'organe mélangeur-régulateur 14 inséré sur le circuit de l'eau chaude entre la chaudière et le poste d'injection 11. Cet organe mélangeur est relié par son entrée froide par un raccord 16 en T au conduit 15 d'amenée d'eau froide. On remarque sur cette figure une liaison massive mécanique monobloc 17 entre la chaudière 4 et le corps du groupe d'injection 11 dans lequel vient se raccorder le conduit d'amenée d'eau chaude au groupe d'injection formé d'un bloc mécanique 18 représentant une masse métallique compacte dont une partie arrière d'interface 19. La figure 3 représente un exemple d'emplacement du mélangeur-régulateur 14 sur la machine à café, de manière à ce qu'il se situe par exemple à proximité de l'entrée du poste d'injection 11 et qu'il soit en même temps facile d'acces pour toute intervention de réparation. Pour des raisons de fabrication et de compacité, mais aussi d'échange thermique, il s'avère intéressant d'intégrer le corps de l'organe mélangeur 14 à la masse métallique arrière d'interface 19 de chaque poste d'injection 11. Ainsi, selon un mode de réalisation, l'organe mélangeur fait corps avec le bloc mécanique 18 de chaque poste d'injection 11. Selon un autre mode de réalisation, le corps de l'organe mélangeur 14 est intégré à la liaison massive 17 existant entre la chaudière et chaque poste d'injection 11. On décrira ci-après un exemple d'organe mélangeur-régulateur 14 adapté à l'utilisation sur une machine à café. I1 est bien évident que tout organe équivalent convient de la même façon. L'organe mélangeur-régulateur utilisable dans la présente invention est un bloc fonctionnel hydraulique qui se compose des principaux éléments suivants intérieurs à un corps 20 de robinetterie présentant une entrée latérale d'eau chaude 21 et une entrée d'eau froide 22 et une sortie d'eau mitigée 23. L'entrée laterale 21 d'eau chaude communique avec un conduit transversal 24 débouchant dans une chambre longitudinale d'entrée 25. Cette chambre d'entree 25 s'ouvre par un orifice 26 sur une chambre de mélange 27 à conduit latéral de sortie 28 terminé par une saillie filetée 29 constituant la sortie 23 du mélangeur. La chambre de mélange 27 est occupée par un élément thermosensible 30, par exemple une capsule thermostatique 31 à téton de dilatation 32. La capsule thermostatique 31 est montée et maintenue droite sur une embase 33 constituant la tête d'un piston d'admission 34 destiné à régler le débit d'admission d'eau froide. A cet effet, la face inférieure de l'embase 33 est conformée en clapet 35 et les bords de l'orifice 26 de la chambre de mélange 27 affectent la forme du siège de clapet correspondant. Ce piston d'admission 34 est monté en rappel elastique de poussee de la capsule thermostatique 31 contre une pièce coulissante de fermeture 36 dans la cavité centrale inférieure de laquelle l'extrémité supérieure 37 de la capsule 31 et le téton de dilatation 32 sont maintenus. La position de la pièce coulissante de fermeture 36 est commandée par une vis de réglage 38 logée dans la tête de l'organe mélangeur-régulateur 14. Le piston d'admission 34 constitue l'équipage mobile de l'organe mélangeur-régulateur 14. Il comporte une tige 39 traversant longitudinalement la chambre d'entrée 25 pour se terminer dans une chambre d'admission 40 d'eau froide par une extrémité inférieure 41 conformée en coupelle recevant la base d'un ressort de rappel 42 dont l'extrémité opposée appuie contre la face interne en regard de la cavité centrale d'un raccord d'extrémité 43 monté sur l'extrémité inférieure de l'organe mélangeur-régulateur 14. Ce raccord d'extrémité 43 traversé par un conduit coaxial constitue l'entrée d'eau froide 22. La chambre d'admission 40 d'eau froide communique avec la chambre de mélange 27 par un passage intérieur longitudinal 44 représenté en pointillé. Cette chambre d'admission 40 est séparée par une paroi transversale 45 servant de séparation, de pièce de butée et de siège de clapet pour l'extrémité inférieure 41 du piston conformée en coupelle. A cet effet, la paroi transversale 45 comporte des passages tels que 46 obturables par le dos de l'extrémité inférieure 41 du piston en vue de son admission sélective dans la chambre de mélange 27 formant ainsi un clapet d'admission d'eau froide. Ces passages peuvent être obturés par le dos de la coupelle. Une étanchéité 47 est prévue entre le corps de l'organe mélangeur-limiteur 14 et la pièce coulissante par un joint par exemple torique. Une autre étanchéité 48 existe entre la tige du piston et le corps de l'organe mélangeur-limiteur par un joint de tige. Lors du réglage initial, on tourne la vis de réglage 38 à la position souhaitée, ce qui a pour effet de placer la pièce coulissante de fermeture 36 à un endroit précis correspondant à la température de consigne choisie. Le téton de dilatation 32 atteindra plus ou moins vite cette pièce qui lui sert de butée selon qu'elle se trouve plus ou moins proche de la capsule thermostatique 31. Ainsi, le clapet d'admission d'eau froide se fermera plus ou moins vite en fonction de ce réglage. Le mouvement du piston d'admission dans et le long du corps de l'organe mélangeur s'effectue rapidement. Il provient de l'effet moteur de la capsule thermostatique 31 et de la force de rappel imprimée par le ressort 42. Plus la température de l'eau est élevée dans la chambre de mélange, plus le clapet d'admission d'eau froide doit s'ouvrir. La capsule étant sous pression axiale par la force du ressort de rappel 42, la dilatation supplémentaire provoquée par le surcroît de température par rapport à la température de consigne ouvrira le clapet d'admission d'eau froide, tout en fermant partiellement le clapet d'admission de l'eau chaude en vue d'en diminuer le débit, et inversement, le fermera dans le cas d'une diminution de température. Comme déjà indiqué, la description de l'organe mélangeur-régulateur thermostatique 14 cidessus ne constitue qu'un exemple. En effet, tout organe produisant les memes effets convient parfaitement. Un organe mélangeur simple, convenablement piloté, convient également. Comme déjà indiqué, une variante intéressante consiste à intégrer le corps de l'organe mélangeur 14 au bloc mécanique du poste d'injection 11 ou du bloc mecanique 17 de liaison existant entre le corps de la chaudière 4 et le poste d'injection 11 adjacent de façon à former un ensemble mécanique, compact et monobloc. Le fonctionnement dans la machine à café de chaque circuit de préparation de l'eau est ainsi modifié. Le mélangeur limiteur-regulateur 14 est reglé à une température de consigne par action sur la vis de réglage 38, de manière à ce que le mélange arrive au niveau de la sortie du poste d'injection 11 à la température voulue, idéale pour la préparation du café quelles que soient les conditions d'utilisation. Chaque fois que l'on actionne la vanne de distribution 12 pour obtenir la délivrance d'eau chaude injectée dans la masse comprimée du café moulu par un bec 13, une quantité variable d'eau froide est mélangée dans la chambre de mélange de l'organe mélangeur 14 à l'eau chaude en provenance de la cartouche 9. L'eau ainsi préparée et apportée au poste de préparation se trouve et reste maintenue par la régulation thermostatique à une température idéale constante, inférieure à celle de l'eau délivrée par la cartouche 9. Cette température est réglable par action manuelle ou commandée ou télécommandée sur le mélangeur. Elle garantit une température idéale pour chaque usage et son maintien. Bien entendu, d'autres variantes ou adaptations simples de l'organe mélangeur et du circuit de regulation de température entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit d'optimisation et de maintien de la température d'eau chaude pour machine à café comprenant une chaudière (4), un ou plusieurs postes d'injection (11) et une liaison mécanique massive (17) conductrice de la chaleur entre la chaudière et chaque poste d'injection, caractérisé par l'interposition sur le circuit de l'eau chaude alimentant chaque poste d'injection (11) en aval de la chaudière (4), entre celle-ci et chaque poste d'injection, d'un organe mélangeur (14) dont l'entrée secondaire est reliée au circuit d'eau froide alimentant la machine. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe mélangeur (14) est réglable. 3. Circuit selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe mélangeur (14) est un limiteur-régulateur. 4. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe mélangeur (14) est un limiteur-régulateur thermostatique. 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe mélangeur (14) fait corps avec le bloc mécanique (18) de chaque poste d'injection (11). 6. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe mélangeur (14) est intégré mécaniquement au corps de la liaison mécanique (17) entre la chaudière (4) et chaque poste d'injection (11).