Brevet FR2692129A1 — publié le 19931217

L'invention se rapporte à un poste d'injection perfectionné pour machine à café à régulation de la température de l'eau près du point d'injection dans le café. Elle se rapporte plus particulièrement à un groupe d'injection perfectionné à organe de mélange intégré ou incorporé au corps du groupe d'injection pour machine à café. Actuellement, les circuits de distribution de l'eau chaude dans les machines à café ne permettent pas une régulation satisfaisante de la température de l'eau pour la rendre constante et idéale au niveau de la sortie indépendamment des conditions d'utilisation. Ces circuits sont en effet conçus de la manière suivante. Pour chaque poste d'injection, l'eau est chauffée et maintenue à température dans une cartouche plongée dans l'eau d'une chaudière disposée à l'intérieur de la machine. Un conduit métallique de distribution généralement en cuivre relie chaque cartouche au groupe d'injection correspondant, situé au niveau de la face avant de la machine où les postes d'injection sont alignés au-dessus d'un plateau porte-tasses. L'ensemble des pièces constitutives formant les groupes d'injection et se développant directement autour de ceux-ci et les conduits réalisés en métal (cuivre, inox ...) forment des masses de grande conductivité thermique. Au cours de l'utilisation de la machine, l'obtention et le maintien d'une température constante et idéale, au niveau des sorties injectées, permettant de réaliser un bon café, sont rendus très difficiles. En effet, les premiers volumes d'eau chaude délivrés prélevés à partir de la chaudière subissent une baisse de température sensible provenant de la transmission des calories au circuit de distribution et au bloc métallique du groupe d'injection pour leur mise en température. La température des premiers cafés préparés s'avère insuffisante. I1 fle servirait à rien d'élever la température de l'eau au départ de la chaudière, car ce régime transitoire lié aux premiers cafés apporterait par la suite, en régime permanent, une température excessive. Au contraire, suite à une consommation intensive ou répétée, les circuits et les groupes d'injection acquièrent une température élevée voisine de celle de l'eau chaude délivrée. Celle-ci ne subit alors entre la cartouche et la sortie injectée qu'une faible perte thermique et se trouve en sortie à une température excessive. Les cafés préparés deviennent brûlants, et les arômes contenus dans la mouture ne peuvent plus se développer lors du passage de l'eau chaude. Afin de réduire ces variations gênantes de température, on a imaginé d'intercaler dans le circuit de distribution, entre chaque cartouche et le groupe d'injection, un organe mitigeur, par exemple thermostatique, permettant de corriger les variations de température par injection d'une quantité d'eau froide à l'eau chaude délivrée par la cartouche. Le circuit supplémentaire extérieur ainsi créé et les caractéristiques du mitigeur ne permettent pas d'apporter une amélioration sensible aux variations et écarts de température. Cette amélioration s'avère limitée car le circuit apporte ses propres pertes en quantités non négligeables. Par ailleurs, le mitigeur est un simple organe de robinetterie conçu pour de gros débits alors que le débit d'injection de l'eau chaude dans le café nécessairement faible se situe généralement autour de vingt cinq litres par heure. Dans cette réalisation antérieure, les sections de passage et les déplacements de la cartouche thermostatique nécessairement grands ne peuvent conduire pour les petits débits qu'à une régulation grossière par l'adjonction d'eau froide en grandes quantités qui ne sont variables de façon sensible qu'en fin de course du clapet généralement de grande section. Par ailleurs, l'inertie conséquente de l'équipage mobile ne peut procurer un temps de réponse faible. Il s'en suit que les qualités recherchées de réponse rapide et de finesse dans la régulation ne peuvent être obtenues avec ce type de mélangeur. Un organe mélangeur thermostatique parfaitement adapté aux faibles débits rencontrés dans les machines à café ne suffirait pas, à lui seul, à atteindre les buts recherchés, car les perturbations apportées par le circuit extérieur dans lequel il se trouve placé s'avèrent notablement importantes. De plus, le mélangeur thermostatique subit de brusques variations de température à chaque passage d'un volume d'eau très chaude délivré par la cartouche. Ces montées en température se dissipent rapidement à travers le corps métallique du mélangeur. I1 en résulte une certaine instabilité de la capsule thermostatique, qui ne peut répondre instantanément à ces variations, d'où une inadéquation entre les proportions du mélange eau chaude - eau froide et les besoins précis en fonction de la température de l'eau chaude. Le but de la présente invention est de résoudre globalement ces inconvénients par un poste d'injection perfectionné comportant une régulation de la température de l'eau à proximité du point d'injection par un élément mélangeur intégré ou incorporé au corps du groupe d'injection. L'avantage principal de l'invention découle de l'intégration du mélangeur dans un bloc mécanique métallique important assurant une inertie thermique suffisante pour un bon fonctionnement de la capsule thermostatique. Ainsi d'une part, la capsule thermostatique est plongée dans un milieu de température quasi stable, sans déséquilibres thermiques brusques, d'autre part, la température du bloc mécanique constituant le corps du mélangeur reste à la température des masses métalliques du groupe d'injection et se trouve ainsi fortement corrélée avec la température de sortie d'eau chaude injectée dans le café. Egalement, la disposition, non pas intermédiaire dans le circuit, mais à l'extrémité du circuit, juste avant la sortie de l'eau injectée dans le café, permet une précision de régulation de la température de l'eau a la température idéale du mélange. Par ailleurs, on rajoute de l'eau froide ne passant pas par la chaudière, c'est-à-dire une eau non dénaturée provenant directement du réseau. De plus, le temps de reponse s'avère faible car le clapet est déjà ouvert au repos et la mobilité est telle que le clapet commence déjà à se fermer dès le premier instant du prélèvement. Les caractéristiques techniques et d'autres avantages de l'invention sont consignés dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution en référence aux dessins accompagnants dans lesquels la figure 1 est une vue générale en perspective d'un groupe d'injection d'une machine à café comportant, selon l'invention, un mélangeur intégré situé à proximité de l'injection la figure 2 est le schéma hydraulique d'un groupe d'injection à mélangeur fixé en applique la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'un mélangeur approprié à l'application visée. L'idée générale inventive consiste à intégrer à la fabrication par moulage ou usinage ou à incorporer par montage à chacun des groupes d'injection d'eau chaude ou à rapporter contre le corps de chacun des groupes d'injection d'une machine à café un organe de mélange d'eau froide et de régulation, par exemple thermostatique, disposé à proximité du point d'injection d'eau dans le café, en vue d'une régulation optimale de la température de l'eau chaude injectée dans le café. Une machine à cafe équipée selon l'invention présentant au moins un poste d'injection 1 tel que représenté sur la figure 1 comprend essentiellement une chaudière 2 à ballon 3 d'eau chaude maintenue à température constante sous pression, contenant autant de cartouches 4 que de postes d'injection 1. Ces cartouches font office d'échangeur pour la mise à température convenable de l'eau provenant du réseau à travers un compteur d'eau 5. Chaque cartouche 4 est reliée en sortie par un conduit de distribution 6 à un groupe d'injection 7. Les groupes d'injection sont disposés en une rangée sur la face avant de la machine, au-dessus du plateau porte-tasses, comportant classiquement une grille-support et une évacuation pour les excédents de café ou en cas de débordement ou renversement. Chaque groupe d'injection 7 est constitué d'un bloc mécanique métallique 8 relié mécaniquement au ballon 3 de la chaudière 2 par une fixation à bride 9 montée sur un tronc cylindrique 10 de raccordement. Sur ce bloc mécanique est fixé un porte-coupe 11 sur lequel vient se monter à blocage un support 12 de coupe et son manche 13 maintenant un godet-passoire 14 contenant la mouture de café puis le marc. Ce bloc mécanique 8 est conçu de façon à intégrer à la fabrication ou à incorporer un organe de mélange et de régulation 15 par usinage ou par fixation latérale en applique sur une face plane du corps du groupe d'injection. Selon une des variantes, l'organe de mélange et de régulation 15 et le bloc 8 du groupe d'injection, ne forment qu'une seule et même pièce mécanique. Le groupe d'injection 7 et l'organe de mélange et de régulation 15 pourront etre conformés dans un bloc mécanique unique, ou bien être solidarisés, par exemple par vis, de façon à former une unité mécanique et thermique unique avec une surface de contact et de liaison importante, par exemple sa grande face appliquée sur la face plane d'une paroi du corps du groupe d'injection afin d'assurer un bon contact thermique. Il est prévu pour chaque groupe d'injection perfectionné qui selon l'invention présente un organe de mélange et de régulation intégré ou incorporé, un conduit d'alimentation d'eau froide tel que 16 qui relie directement le compteur d'eau 5 à l'organe mélangeur en vue de l'admission d'eau froide dans le groupe provenant directement du réseau. L'organe de mélange et de régulation 15 intégré, incorporé ou solidaire du groupe d'injection, représenté sur la figure 3, se compose d'un corps sous la forme d'un bloc mécanique parallélépipédique creux 17 fermé en partie supérieure par une pièce d'obturation 18 traversée par une tige de réglage 19. La cavité intérieure du bloc mécanique forme une chambre de mélange 20. Il est prévu sur le bloc mécanique une entrée latérale d'eau chaude 21, une admission inférieure d'eau froide 22 par une embase 23 et une sortie latérale supérieure d'eau chaude régulée 24 reliée directement à la sortie injectée 25 dans le porte-coupe 11 par l'intermédiaire d'une vanne de décompression 26 (figures 1 et 2). La chambre de mélange 20 renferme une capsule thermostatique 27 à tige de poussée 28 reliée à un piston de régulation 29 mobile le long de la chambre de mélange 20 dont la tête est évasée et conformée en pièce mobile 30 de clapet travaillant sous l'effet de poussée de la capsule 27 et en rappel par un ressort 31 en ouverture/fermeture au-delà et contre un siège 32 en forme d'épaulement garni d'un joint d'étanchéité 33 situé dans la partie basse de la chambre de mélange 20 et constituant ensemble un clapet 34 commandant l'entrée d'eau froide par le bas dans la chambre de mélange 20. L'entrée inférieure d'eau froide 22 est située sous le clapet 34 alors que l'entrée d'eau chaude 21 se trouve légèrement au-dessus de celui-ci de façon que l'eau chaude entre directement dans la chambre de mélange 20 et que l'on régule en commandant le débit d'eau froide. Le piston de régulation 29 comporte à son autre extrémité un évidement 35 permettant l'introduction de la tige de poussée 28 de la capsule thermostatique. Cette capsule se dilate ou se contracte en fonction de la température régnant dans la chambre de mélange. La tige de poussée est ainsi animée de mouvements longitudinaux, qui se communiquant au piston 29, provoquent l'ouverture plus ou moins grande du clapet d'admission d'eau froide puis sa fermeture ou inversement. La tête de la capsule thermostatique 27 est liée mécaniquement à un dispositif de réglage 36 qui permet de déplacer la capsule jusqu'à la position de référence pour une température de régulation donnée ou température de consigne. Il sert à déplacer le point de consigne c'est à dire la température de régulation autour de laquelle oscille avec de faibles écarts la température régulée de l'eau en sortie. Ce dispositif de réglage 36 se compose par exemple d'un raccord 37 solidarisé par vissage à l'extrémité du bloc mécanique 17 de l'organe de mélange et de régulation 15. Ce raccord est traverse longitudinalement par la tige de réglage 19 dont l'extrémité située vers l'extérieur porte par exemple un bouton de manoeuvre 38. Cet organe de mélange et de régulation 15 fonctionne en commande d'admission d'eau froide disposée à proximité de l'entrée d'eau chaude dans la chambre de mélange 20. Cette caractéristique permet d'obtenir les meilleurs résultats en rapidité et en finesse de régulation. Le bloc mécanique de l'organe mélangeur est, soit conformé d'une seule pièce avec le groupe d'injection, soit appliqué contre puis solidarisé à une surface plane réceptrice. La capsule thermostatique utilisée peut fonctionner selon différents moyens de dilatation. En raison de la gamme très étroite des températures d'utilisation, la capsule à dilatation de cire s'avère adaptée. Il est bien entendu qu'au-delà des moyens décrits, diverses modifications évidentes et variantes simples entrent dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Poste d'injection pour machine à café comprenant pour chaque poste un circuit de distribution d'eau chaude à travers un groupe d'injection (7), un organe de mélange et de régulation thermostatique (15), caractérisé en ce que le corps de l'organe de mélange et de régulation (15) est en contact mécanique et thermique direct avec la masse métallique du bloc (8) du groupe d'injection (7), et en ce que le mélange s'effectue à proximité du point d'injection (25) de l'eau chaude dans le café. 2. Poste selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie de l'organe de mélange et de régulation (15) est située à proximité du point d'injection. 3. Poste selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de l'organe de mélange et de régulation (15) est intégré au bloc (8) du groupe d'injection (7). 4. Poste selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc (8) du groupe d'injection (7) et l'organe de mélange et de régulation (15) sont formés d'une seule pièce. 5. Poste selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bloc (8) du groupe d'injection (7) et l'organe de mélange et de régulation (15) sont solidarisés entre eux. 6. Poste selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe de mélange et de régulation (15) est solidarisé au groupe d'injection (7) en rapportant puis en fixant une de ses grandes faces contre une surface plane du bloc (8) du groupe d'injection (7). 7. Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'organe de mélange et de régulation (15) présente un corps métallique sous la forme d'un bloc mécanique (17) creux délimitant une chambre de mélange (20) renfermant une capsule thermostatique (27) à tige de poussée (28) actionnant un piston de régulation (29) terminé par un évasement (30) constituant avec un siège prévu en partie basse un clapet d'admission de l'eau froide commandant l'admission de l'eau froide, ladite capsule étant ajustée en position de référence par un dispositif de réglage monté sur la partie supérieure du bloc (17). 8. Poste selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'admission d'eau froide se situe sous le clapet de l'organe de mélange à l'extérieur de la chambre de mélange (20), en ce que l'entrée d'eau chaude débouche directement dans la chambre de mélange (20) de l'organe de mélange et se trouve au-dessus du clapet de régulation, et en ce que la sortie d'eau est située en partie supérieure de la chambre de mélange à l'opposé du clapet. 9. Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on régule en modulant l'admission d'eau froide.