Brevet FR2689383A1 — publié le 19931008

DISPOSITIF POUR LA PERCOLATION SOUS PRESSION, AUTOMATIQUE ET INSTANTANEE DE LIQUIDES ALIMENTAIRES La présente invention a pour objet un dispositif pour la percolation sous pression automatique et instantanée de liquides alimentaires, et notamment de boissons chaudes telles que le café. L'invention est destinée à permettre la confection, dans des conditions entièrement automatiques et sans intervention humaine autre que l'envoi d'un signal de commande initial, d'une boisson chaude telle qu'un café de type "express" c'est-à-dire delivre et mis à la disposition du consommateur immédiatement au sortir de la phase de percolation. Les dispositifs réalisés à ce jour, et en particulier celui décrit dans le brevet N" FR 86 02636 du même inventeur, sont le plus souvent basés sur l'utilisation dlun cylindre vertical constituant la chambre d'infusion dans lequel est déversé une certaine quantité de café moulu retenu par une grille constituant le fond dudit cylindre. Un piston se déplaçant verticalement vient compresser la poudre de cafe, au travers de laquelle de l'eau chaude est alors injectee puis évacuée. L'eau chaude parvient en général dans le cylindre en passant par le piston mobile de compression, ce qui nécessite une tubulure flexible généralement fragile. Le fond du cylindre est mobile et peut remonter dans ce dernier afin de permettre l'extraction de la poudre qui est évacuée à l'aide d'un racloir mobile. L'ensemble est actionné à l'aide de mécanismes en général complexes et couteux, comportant des systèmes d'encliquetage mécaniques et autres, et commandés par des dispositifs électro-mecaniques ou électroniques, associés a une série de micro-contacts, dont les défaillances sont fréquentes. La présence du piston mobile au-dessus du cylindre rend l'opération de déversement de la poudre de café dans celui-ci malaisée, en imposant un cheminement complique et des moyens de guidage mobiles. Enfin, l'alimentation en eau chaude et l'évacuation du café infusé se fait par un réseau de conduits générateur de pertes calorifiques. Les brevets FR 90 00 820 et PCT/FR9l/00030, du même inventeur remedie partiellement à ces défauts. Ils decrivent un dispositif équipe d'un groupe mécanique disposé horizontalement dans lequel les mouvements des pieces mobiles sont tous provoqués par deux crémaillères à déplacements horizontaux inversés entraînant une série de traverses coulissant sur des colonnes, la chambre d'infusion à axe horizontal, dans laquelle le passage de l'eau chaude se fait verticalement, étant prolongée par une chambre de remplissage mobile horizontale recevant le déversement direct de la poudre de café, qui est ensuite évacuée par un racloir à mouvement également horizontal mu par un levier rotatif.Une chaudiere située immédiatement au-dessous du groupe mécanique est raccordée directement à la chambre d'infusion par des raccords rapides d'injection d'eau et d'évacuation du café infusé, sans tubulure, le cafe infusé repassant par le corps de ladite chaudière. La chambre infusion est pourvue d'un fond mobile avec un système d'entraînement à encliquetage magnetique. Enfin le groupe mécanique est entraîne grâce à un accouplement rapide par un moteur dont l'arrêt et l'inversion de marche sont commandés directement par un capteur de couple électronique contrôlant la pression et supprimant les micro-contacts. L'usinage de ce dispositif est toutefois relativement complexe et croûteux, particulièrement en ce qui concerne les traverses, les colonnes et le racloir. En outre, l'encliquetage magnétique ne présente pas une fiabilité parfaite en raison des risques d'accumulation de poudre de cafe sur les pièces aimantées. Le dispositif selon la présente invention, qui apporte une série de perfectionnements aux brevets FR 90 00 820 et PCT/FR9l/00030, supprime tous ces inconvenients. En effet, il permet de réaliser une machine automatique de percolation sous pression comportant un petit nombre de pièces, extrêmement fiable, d'un entretient particulièrement aisé, d'un excellent rendement thermique et d'un prix de revient compétitif. Il est constitué par la combinaison d'un groupe mécanique horizontal amovible équipe d'une chambre d'infusion à fond mobile prolongée par une chambre de remplissage se déplaçant conjointement avec ledit fond mobile, d'une chaudière située au-dessous du groupe mécanique équipée d'un élément verseur amovible et raccordée à la chambre d'infusion, et d'une unite d'entraînement actionnant l'ensemble des organes mobiles du groupe mécanique, les organes principaux de ce dernier etant réalisés à partir de profilés fonctionnels, en particulier un rail fixe, la chambre d'infusion ainsi qu'une pièce mobile coulissant sur ledit rail fixe et portant le piston de compression ainsi qu'une crémaillère principale entraînant une crémaillère secondaire par l'intermédiaire d'un pignon fixe, la chambre de remplissage et le fond mobile coulissant également sur ce rail fixe et étant rendus solidaires par une tige dont la position et le profil sont détermines pour contrôler le mouvement d'un racloir pivotant sur un pivot horizontal porté par la chambre d'infusion. Sur les dessins annexes, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention: les figures 1 à 3 représentent, vu de l'avant, le groupe mécanique à trois stades différents du cycle de fonctionnement, respectivement en position d'attente, avant le déversement de la poudre de café, en fin de periode de compression et après éjection de la poudre infusée par le racloir, la figure 4 est une vue en bout du groupe mecanique, suivant la flèche A de la figure 1, avec l'élément verseur amovible en place, les figures 5 et 6 sont des coupes transversales du groupe mécanique, respectivement suivant les flèches B-B et C-C des figures 2 et 3, et la figure 7 est une vue de dessus éclatée de l'ensemble du dispositif, montrant le groupe mecanique, la chaudière, l'unité d'entraînement en coupe horizontale partielle et l'élément verseur. Le dispositif, figures 1 à 7, est constitué d'un groupe mécanique 1 horizontal amovible sans outillage, d'une chaudiere 2 de production d'eau chaude située immediatement au-dessous du groupe mecanique 1 et raccordée à la chambre d'infusion 5 par des raccords rapides 15 d'injection d'eau et d'évacuation du café infusé, d'une unité d'entraînement 3 motorisée à inversion de marche automatique et enfin, d'un élément verseur 20 amovible monté sur l'avant de la chaudière 2 et dont la mise en place verrouille le groupe mécanique l sur cette dernière. Le groupe mécanique 1 comporte un piston de compression 7 se déplaçant horizontalement dans une chambre d'infusion 5 cylindrique à fond mobile ll dans laquelle le passage de l'eau chaude se fait par deux grilles périphériques transversalement à ltaxe du piston de compression, ladite chambre d'infusion étant prolongée par une chambre de remplissage 12 mobile horizontalement, conjointement avec le fond mobile ll, et pourvue d'une ouverture superieure 13 permettant de recevoir le déversement direct de la poudre de cafe, celle-ci étant évacuée par un racloir 14 après percolation.L'ensemble des organes mobiles est actionnés par l'unité d'entraînement 3 motorisée grâce à un accouplement rapide provoquant le déplacement d'une crémaillère principale 8 et d'une crémaillère secondaire 9 dans des directions opposées, cette dernière agissant sur la chambre de remplissage 12 et le fond mobile 11, de manière à permettre successivement le remplissage de la chambre d'infusion 5, la compression de la poudre de café dans cette dernière et son évacuation après percolation. Le groupe mécanique l est réalisé à partir de profilés fonctionnels formant respectivement un rail fixe 4, la chambre d'infusion 5 ainsi qu'une pièce mobile 6 coulissant sur ledit rail fixe parallèlement à l'axe de la chambre d'infusion 5. Cette pièce mobile porte le piston de compression 7, la crémaillère principale 8 et un crochet articulé 21 s'encliquetant sur un ergot 23 d'une butée mobile 22 qui coulisse sur le rail fixe 4, à l'arrière de la chambre d'infusion, et sur laquelle sont montés l'axe du fond mobile 11, ainsi qu'une tige 17 solidaire de la chambre de remplissage 12, et dont la position et le profil sont déterminés pour contrôler le mouvement du racloir 14, ce dernier pivotant dans un plan perpendiculaire à l'axe de la chambre d'infusion 5 autour d'un pivot horizontal 18 porté par celle-ci.La crémaillère principale 8, par l'intermédiaire d'un pignon 10 tournant sur un axe solidaire du rail fixe 4, actionne la crémaillère secondaire 9, cette dernière agissant sur la butée mobile 22 pour amener la chambre de remplissage 12 en contact avec la chambre d'infusion 5 et faire rentrer le fond mobile Il dans cette dernière. L'unité d'entraînement 3 est composée d'un moteur 24 entraînant par l'intermédiaire d'un réducteur 25 une vis 26 portant un toc taraudé 27 s'engageant dans un logement 28 prevu à cet effet dans la pièce mobile 6 du groupe mécanique 1. La vis 26 peut se déplacer axialement dans les deux sens et est normalement maintenue en position intermédiaire par deux ressorts 29 s'appuyant sur un palier monte dans un bloc 30 solidaire du bâti de l'unité d'entraînement et situé à une extrémité de ladite vis. Celle-ci porte à son autre extrémité l'élément mobile d'un capteur de proximite 31.Lorsque le toc 27 arrive en fin de course, il provoque un déplacement axial de la vis 26 détecté par le capteur de proximité, ce qui engendre une information électrique de sécurité utilisée pour commander l'inversion de marche ou l'arrêt du moteur en cas d'anomalie. Le contrôle de la marche du moteur 24, ainsi que des autres fonctions de l'appareil, chaudière, pompe, moulin à café, etc, sont assurées par un programmateur électromécanique ou électronique associé à un capteur mesurant le couple dudit moteur. En début de cycle (figure 1), la pièce mobile 6 du groupe mécanique est positionnée à l'extrémité du rail fixe 4, côté chambre de remplissage 12 et la butee mobile 22 à l'autre extrémite, ladite chambre de remplissage est appliquée contre la chambre d'infusion 5, le fond mobile il se trouve à l'arrière de celle-ci et le racloir 14 est releve. Lorsque l'ordre de mise en route est donné, la poudre de café est tout d'abord déversée dans la chambre de remplissage par l'ouverture 13, puis le toc 27 entraîne la pièce mobile vers l'autre extrémité du rail fixe. Le piston de compression 7 pousse la poudre de café vers la chambre d'infusion et la comprime finalement dans cette dernière (figure 2).La résistance rencontrée par le piston de compression entraîne alors le deplacement axial de la vis 26 de l'unité d'entraînement, ce qui provoque l'arrêt, l'infusion puis l'inversion du mouvement. Au moment où la pièce mobile 6 demarre en sens inverse, le crochet articulé 21 a dépassé l'ergot 23 de la butée mobile 22, ce qui fait qu'il va entraîner cette dernière et provoquer le déplacement du fond mobile il vers l'avant de la chambre d'infusion 5, l'écartement de la chambre de remplisssage 12 et le déplacement de la tige 27. Celle-ci porte un étranglement 32 qui va permettre au racloir 14 de s'abaisser sous l'action d'un ressort (non représenté) à l'instant ou le fond mobile sera parvenu à l'avant de la chambre de d'infusion (figure 3). A ce moment, le crochet articulé 21 est releve grâce à une rampe 33 solidaire du rail fixe 4 et n'entraîne plus la butée mobile. Entretemps, cette dernière en se deplaçant, a abaissé une came 34 montée sur la chaudière 2 et actionnant un clapet 35 pour mettre à l'air libre le circuit d'alimentation en eau chaude, de manière à éviter de mouiller la poudre à café infusée, et à faciliter ainsi son évacuation. En continuant son mouvement, la pièce mobile 6 amène la crémaillère secondaire 9 en contact avec la butée mobile 22 qui va être repoussée vers sa position initiale en même temps que la chambre de remplissage 12, le fond mobile 1l et le repositionnement du racloir 14. Le cycle est alors terminé, un nouveau cycle peut demarrer. On peut également envisager de realiser d'autres éléments tels que la chambre de remplissage 12 ou la butée mobile 22 en utilisant des profilés fonctionnels. D'autre part, si la pièce mobile 6 est fabriquée par extrusion, il est intéressant de la réaliser à partir de deux profilés fonctionnels assemblés après découpe, en vue de diminuer les chutes de matière, l'un de ces profilés constituant la partie coulissante et l'autre le support du piston de compression 7. Les profilés fonctionnels peuvent être extrudes en alliage léger ou en matiere synthetique renforcee ou être moulés en cas de fabrication en nombre important. Les éléments coulissant sur le rail fixe 4, par exemple la chambre de remplissage 12 et la butée mobile 22 seront avantageusement réalisés en matériau à faible coefficient de frottement tel que le polyamide, en particulier lorsque ledit rail est métallique. Si ce dernier et la pièce mobile 6 sont réalises tous deux en alliage léger, des glissières 36 en polyamide ou similaire seront interposées entre eux. La conception du système décrit permet la fabrication d'une machine très compacte et susceptible d'être réalisée en séries importantes, à des coûts très raisonnables, ce qui permet d'envisager un usage aussi bien domestique que professionnel. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par les dispositifs similaires. REVENDICATIONS 1". Dispositif pour la percolation sous pression, automatique et instantanee de liquides alimentaires, et notamment de boissons chaudes telles que le café, constitué d'un groupe mécanique (1) amovible sans outillage comportant un piston de compression (7) se déplaçant horizontalement dans une chambre d'infusion (5) à fond mobile (11) dans laquelle le passage de l'eau chaude se fait par deux grilles périphériques transversalement à l'axe du piston de compression, ladite chambre d'infusion etant prolongée par une chambre de remplissage (12) mobile horizontalement conjointement avec le fond mobile (11), et pourvue d'une ouverture supérieure (13) permettant de recevoir le déversement direct de la poudre de café, celle-ci étant évacuée par un racloir (14), une chaudière (2) de production d'eau chaude étant située immediatement au-dessous du groupe mécanique (1) et raccordée à la chambre d'infusion (5) par des raccords rapides (15) d'injection d'eau et d'évacuation du café infusé, l'ensemble des organes mobiles étant actionnés par une unité d'entraînement (3) motorisee à inversion de marche provoquant le déplacement d'une crémaillère principale (8) et d'une crémaillère secondaire (9) dans des directions opposées, cette dernière agissant sur la chambre de remplissage (12) et le fond mobile (11), de manière à permettre successivement le remplissage de la chambre d'infusion (2), la compression des produits de percolation et leur évacuation, caractérise par le fait que le groupe mécanique (1) est réalisé à partir de profilés fonctionnels formant au moins un rail fixe (4), la chambre d'infusion (5) et une pièce mobile (6) coulissant sur ledit rail fixe, cette dernière portant le piston de compression (7) et entraînant la crémaillère principale (8) qui lui est solidaire, celle-ci actionnant la crémaillère secondaire (9) en sens inverse par l'intermédiaire d'un pignon (10) solidaire du rail fixe (4), la chambre de remplissage (12) et le fond mobile (il) coulissant également sur le rail fixe (4) et étant rendu solidaires entre eux par une tige (17) dont la position et le profil sont déterminés pour contrôler le mouvement du racloir (14), ce dernier pivotant dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe de la chambre d'infusion (5) autour d'un pivot horizontal (18) porte par celle-ci. 2". Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que l'axe du fond mobile (li), ainsi que la tige (17) solidaire de la chambre de remplissage (12) sont fixés sur une butée mobile (22) située à l'arrière de la chambre d'infusion (5), et coulissant sur le rail fixe (4) grâce à l'action d'une part, de la crémaillère secondaire (9) et, d'autre part, d'un crochet articulé (21) porté par la pièce mobile (6) s'encliquetant sur un ergot (23) de ladite butee mobile. 3 . Dispositif selon la revendication 2, se caractérisant par le fait que la crémaillère secondaire (9) agit sur la butée mobile (22) pour amener la chambre de remplissage (12) en contact avec la chambre d'infusion (5) et faire rentrer le fond mobile (ll) dans cette dernière. 4o. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caracterisant par le fait que les profilés fonctionnels sont extrudés en alliage léger ou en matière synthétique renforcée. 5". Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que les profilés fonctionnels sont moulés en alliage léger ou en matière synthetique renforcée. 6 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caracterisant par le fait qu'un élément verseur (20) amovible est monté sur l'avant de la chaudière (2), et conçu de telle sorte que sa mise en place verrouille le groupe mécanique (1) sur cette dernière. 7D, Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'unite d'entraînement (3) est composée d'un moteur (24) entraînant par l'intermédiaire d'un réducteur (25) une vis (26) portant un toc (27) taraudé s'engageant dans un logement (28) prévu à cet effet dans la pièce mobile (6) du groupe mecanique (1), la vis (26) pouvant se déplacer axialement dans les deux sens et étant normalement maintenue en position intermédiaire par deux ressorts (29) s'appuyant sur un palier monté dans un bloc (30) solidaire du bâti de l'unité d'entraînement et situé à une extrémité de ladite vis, celle-ci portant à son autre extrémité l'élément mobile d'un capteur de proximité (31) qui commande l'inversion de marche ou l'arrêt du moteur en cas d'anomalie, lorsque le toc (27), arrivé en fin de course, provoque un déplacement axial de la vis (26). 8". Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les differents organes du groupe mecanique (1) sont agencés pour que l'ordre de mise en route provoque d'abord le déplacement du toc (27) qui entraîne la pièce mobile (6) de maniere à ce que le piston de compression (7) pousse la poudre de café, préalablement déversée dans la chambre de remplissage (12), dans la chambre d'infusion (5) et la comprime dans cette dernière, la résistance rencontrée par le piston de compression provoquant alors l'arrêt du moteur, l'infusion du café, puis l'inversion de marche et le déplacement, grâce au crochet articulé (21), de la butee mobile (22), de la tige (27) et du fond mobile (11) vers l'avant de la chambre d'infusion (5), ainsi que l'écartement de la chambre de remplisssage (12), la tige (27) portant un étranglement (32) permettant au racloir (14) de s'abaisser sous l'action d'un ressort à l'instant ou le fond mobile est parvenu à l'avant de la chambre d'infusion, le crochet articulé (21) étant alors relevé grâce à une rampe (33) solidaire du rail fixe (4) et n'entraînant plus la butée mobile, la pièce mobile (6) amenant alors la crémaillère secondaire (9) en contact avec la butée mobile (22) qui est repoussée vers sa position initiale en même temps que la chambre de remplissage (12), le fond mobile (11) et le racloir (14). 9". Dispositif selon la revendication 8, se caractérisant par le fait que la butée mobile (22) est conçue pour pouvoir, au début de son mouvement, abaisser une came (34) montée sur la chaudière (2) et agissant sur un clapet (35) pour mettre à l'air libre le circuit d'alimentation en eau chaude, de manière à éviter de mouiller la poudre à café infusée, et à faciliter ainsi son evacuation.