Brevet FR2701373A1 — publié le 19940819

DISPOSITIF D'EMULSION ET DE CHAUFFAGE D'UN FLUIDE La présente invention concerne l'émulsion et le chauffage d'un fluide, tel que du lait, du café ou autres fluides ou liquides, par l'intermédiaire d'un dispositif émulseur que l'on introduit dans le fluide ou liquide à traiter. De tels dispositifs sont connus dans l'art antérieur, et une réalisation pratique est décrite dans la demande de brevet DE - A - 39 42 713, laquelle divulgue un manchon cylindrique concentrique à un tube d'arrivée de vapeur. Ce manchon est maintenu par un corps de buse, qui se visse sur une buse. Cette dernière est vissée dans un tube d'arrivée de vapeur. Ce dernier présente un diamètre externe inférieur au diamètre du manchon de manière à délimiter un canal de dépression concentrique, relié à une fente annulaire d'admission d'air disposée à la partie supérieure du manchon. Le canal de dépression rejoint l'orifice d'expulsion de la base et du corps de buse. Ledit orifice présente une forme tronconique pour éjecter ainsi le mélange vapeur chaude - air. La buse d'expulsion de vapeur, ainsi que le corps de buse sont des pièces mécaniques chères, en raison du travail d'usinage important nécessaire à leur réalisation. Le document US-A-4 735 133 présente également un dispositif d'émulsion comportant un manchon, une enceinte de dépression concentrique au tube d'arrivée de vapeur de la machine à café. Une fente d'entrée d'air est ménagée dans l'épaisseur de la paroi du manchon. Ce dernier comprend deux pièces distinctes agencées sur ledit tube d'arrivée de vapeur. Un joint, coincé entre le tube d'arrivée et le manchon évite une entrée d'air parasite. Le manchon comprend en outre deux perçages dans sa partie basse, cette dernière présentant un diamètre qui diminue de façon continue vers une sortie en regard de l'orifice du tube d'arrivée de vapeur. La chambre d'émulsion, alimentée en liquide par les perçages agencés sur le manchon s'étend entre la sortie du manchon et l'orifice du tube d'arrivée de vapeur. Les inconvénients majeurs d'un tel dispositif sont le nombre de pièces nécessaires à sa réalisation, ainsi que la qualité de la mousse produite. Cette dernière ne répond pas de manière satisfaisante à l'attente du consommateur. Ainsi il s'avère que la finesse ou la stabilité de la mousse produite ne sont pas satisfaisantes. L'objet de la présente invention vise en conséquence à remédier aux problèmes mentionnés précédemment, ainsi qu'à fournir un dispositif d'émulsion et de réchauffage simple et peu coûteux à construire. Un autre but de l'invention vise à fournir un dispositif à émulsion fiable qui améliore la qualité et la stabilité de la mousse. Les buts assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un dispositif pour émulsifier et réchauffer un fluide associé à une machine à boisson chaude, ledit dispositif comprenant un manchon de section circulaire qui est pourvu d'une entrée d'air latérale et d'ouvertures dans sa partie inférieure, ledit dispositif comprenant également une bague immobilisée sur un tube de vapeur relié à la machine à boisson chaude et muni d'un orifice d'expulsion, ledit tube de vapeur étant inséré dans le manchon formant avec ce dernier une chambre de dépression, caractérisé en ce que l'orifice d'expulsion est situé en regard d'une surface pleine formant l'extrémité basse du manchon. Les caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure la représente une vue d'ensemble du dispositif conforme à l'invention. - la figure lb représente selon une coupe longitudinale un dispositif d'émulsion et de réchauffage conforme à l'invention. - la figure 2a représente selon une coupe longitudinale un détail du dispositif conforme à l'invention. - la figure 2b représente une vue en coupe de la figure 2a selon la ligne A-A. - la figure 3a représente une variante d'exécution conforme à l'invention, selon une coupe longitudinale. - la figure 3b représente une vue en section de la figure 2a selon une variante d'éxecution du dispositif conforme à l'invention et selon une ligne A-A. - la figure 3c représente une vue en section de la figure 2a selon une autre variante d'éxecution du dispositif conforme à l'invention et selon une ligne A-A. Le dispositif tel que représenté aux figures la, lb, 2a et 2b comporte un manchon 20. Ce dernier comprend une partie extrême supérieure A, une partie extrême inférieure C et une partie intermédiaire B. La partie intermédiaire B du dit manchon 20 est un cylindre dont le diamètre diminue sensiblement vers la partie extrême inférieure C. Cette dernière comprend un fond 24 s'étendant dans un plan sensiblement normal à l'axe x-x' du manchon 20, ainsi qu'au moins une ouverture 26. Le fond 24 comporte une surface pleine 25 normale à l'axe x-x'. Selon une variante de réalisation du manchon 20 conforme à l'invention, la surface pleine 25 peut également être concave ou convexe. La ou les ouvertures 26 sont de préférence rectangulaires et diamétralement opposées par rapport à l'axe longitudinal x-x' du manchon 20 si elles sont deux. Un cas de figure où ces ouvertures 26 sont au nombre de trois ou quatre (représenté aux figures 3b et 3c) peut également être envisagé. Elles seront dans ce cas symétriques par rapport à l'axe x-x'. Ledit axe x-x' est ainsi un axe de symétrie d'ordre trois ou quatre. Un ordre de symétrie plus important peut également être envisagé. La surface pleine 25 sert de base aux ouvertures 26, lesquelles présentent des limites latérales 26a et supérieures 26b. La partie extrême supérieure A présente un alésage 27, un chenal 29, ainsi qu'une surface annulaire 21 délimitant ladite partie extrême supérieure A. Le chenal 29 s'étend parallèlement à l'axe x-x' dans la partie supérieure A et dans l'épaisseur de la paroi du manchon 20,à partir de la surface annulaire 21 jusqu'à une position dépassant nettement la profondeur de l'alésage 27. Par ailleurs, le manchon 20 comprend dans sa partie extrême supérieure A, une entrée d'air 32. Cette dernière est ménagée dans le manchon 20 radialement par rapport à l'axe x-x', et débouchant sur le chenal 29. Selon l'une ou l'autre des variantes conformes à l'invention, l'entrée d'air est une fente usinée à partir de la surface annulaire 21, ou un perçage radial par rapport à l'axe x-x'. Le dispositif conforme à l'invention comprend également une bague 10. La manchon 20 dans sa partie extrême supérieure A, vient se loger de manière amovible sur cette bague 10 avec un jeu minimum. Selon une coupe transversale, la bague 10 possède une forme en T, telle que montrée à la figure lb, définissant un corps principal 10a surmonté d'une tête lOb. La bague 10 se présente en une seule pièce et comporte un perçage central 15. Le corps principal 10a comporte une rainure transversale annulaire 11 où vient se loger un joint torique 12 préférentiellement en silicone. La tête lOb forme à sa périphérie, un surplomb radial 14 par rapport au corps principal 10a. Ce dernier étant délimité par sa surface cylindrique 13 dans laquelle est agencée la rainure transversale annulaire 11. Le dispositif conforme à l'invention comprend en outre un tube de vapeur 1, solidaire d'une machine à boisson chaude du type machine à café. (non représentée aux figures) Le tube de vapeur 1 de section circulaire présente un rétrécissement 2 ainsi qu'un orifice 4 d'expulsion à son extrémité. Le rétrécissement 2 correspond à une diminution du diamètre du tube de vapeur 1, qui débouche sur l'orifice 4 d'expulsion. Ledit tube de vapeur 1 présente un diamètre inférieur au diamètre du manchon 20 concentrique de manière à délimiter une chambre de dépression 23a. La variante d'exécution représentée à la figure lb, montre l'agencement du manchon 20, de la bague 10, ainsi que du tube de vapeur 1, dans le dispositif conforme à l'invention. La bague 10 munie du joint torique 12 monté dans la rainure transversale annulaire 11, comporte un perçage central 15 dont le diamètre est adapté au diamètre du tube de vapeur 1, de manière à monter ce dernier en force dans la bague 10. Le joint torique 12 est positionné sur le corps principal 10a de la bague 10, de façon à assurer l'étanchéité dans l'alésage 27 et le maintien lors du montage du manchon 20 sur la bague 10. Le diamètre de ce corps principal 10a est adapté au diamètre interne du manchon 20 dans sa partie extrême supérieure A. L'engagement ainsi défini est limité par la butée du surplomb radial 14 contre la surface annulaire 21 du manchon 20. Le dispositif conforme à l'invention présente en conséquence une entrée d'air 32 recouverte par une portion du surplomb radial 14 de la bague 10. Le montage en force de la bague 10 sur le tube de vapeur 1 est ajusté suivant la dimension longitudinale du manchon 20. Le dispositif conforme à l'invention présente, tel que montré à la figure lb, une chambre d'émulsion 23b ainsi qu'une chambre de dépression 23a. La chambre d'émulsion 23b s'étend à l'intérieur du manchon 20, de l'orifice 4 d'expulsion jusqu'à la surface pleine 25. L'orifice 4 d'expulsion étant situé au-dessus des ouvertures 26, la chambre de dépression 23a s'étend entre la surface interne 23 du manchon 20 et le tube de vapeur 1, suivant l'axe x-x'. Selon une variante de réalisation préférentielle du dispositif conforme à l'invention, représentée à la figure lb, les différents éléments du dispositif présentent des dimensions optimales, notamment une chambre d'émulsion 23b de 8 à 10 mm de hauteur, un chenal 29 d'une hauteur voisine de 11 mm dépassant sensiblement la profondeur de l'alésage 27 de manière à ne pas entraver l'admission d'air par l'entrée d'air 32. Cette dernière présente par ailleurs une surface comprise entre 0,4 et 1,1 mm2 et de préférence 0,50 mm2. La hauteur de la chambre de dépression 23a sera suffisante pour éviter une quelconque remontée du fluide vers l'entrée d'air 32. La surface de l'ouverture 26, ou la somme des surfaces correspondant à l'ensemble des ouvertures 26 est supérieure ou égale à deux fois la surface que présente le canal de dépression 23a selon une section transversale. Cette dernier est prise dans un plan qui s'étend perpendiculairement à l'axe x-x'. Avantageusement la surface de la section transversale de la chambre de dépression 23a est une valeur moyenne des surfaces prises entre le rétrécissement 2 et le chenal 29. Le fonctionnement du dispositif à émulsion et réchauffage est le suivant. L'utilisateur immerge le dispositif conforme à l'invention dans le fluide à réchauffer et/ou à émulsifier en rapprochant le récipient qui le contient vers ledit dispositif. La vapeur chaude provenant d'une machine non représentée, s'écoulant par le tube de vapeur 1 vers l'orifice 4 à travers un rétrécissement 2, acquière une vitesse d'expulsion importante. Ce phénomène entraine les molécules d'air contenues dans la chambre de dépression 23a. Dans cette dernière, la dépression résultante provoque une aspiration d'air ambiant par l'entrée d'air 32, selon une quantité optimale limitée par la surface de l'entrée d'air 32. En conséquence, il se produit un mélange vapeur chaude-air-liquide dans chambre d'émulsion 23b. Le mélange de différents fluides dans des états physiques correspondants à des phases distinctes, permet de produire une mousse de qualité fine, dense et stable. La réflection du mélange qui a lieu sur la surface pleine 25 du fond 24 contribue à l'obtention d'une mousse de qualité. Cette surface pleine 25 favorise en effet l'explosion du mélange air-vapeur lorsque ce dernier vient percuter ladite surface pleine 25. Avantageusement, la surface pleine 25 limite la chambre d'émulsion 23b en volume de manière à obtenir un équilibre des facteurs physiques intervenants. La qualité du mélange obtenu de cette façon dans la chambre d'émulsion 23b est également liée à la quantité d'air pouvant pénétrer par l'entrée d'air 32. Le recours au dispositif conforme à l'invention permet de réduire le nombre de pièces nécessaires puisque le dispositif ne comprend au total que trois pièces distinctes. I1 convient également de noter qu'aucune précaution d'utilisation du dispositif n'est à respecter pour obtenir une mousse de qualité, la seule limite de fonctionnement étant de laisser l'entrée d'air 32 toujours libre et dégagée. L'utilisation d'une surface pleine 25 n'impose pas au manipulateur de disposer le manchon 20 au fond du récipient contenant le fluide à traiter. Selon une variante du dispositif conforme à l'invention, le manchon 20 peut être pourvu d'au moins une ouverture 26 de formes circulaire. Selon une variante supplémentaire, les ouvertures 26 peuvent être ménagées dans le manchon 20 à des niveaux de hauteur différents à partir du fond 24, tel que montré à la figure 3a. Avantageusement il est possible de ménager un ensemble d'ouvertures 26 symétriques par rapport à l'axe x-x', à partir du fond 24 dans le manchon 20. Les ouvertures 26 circulaires ou rectangulaires sont réparties dans la partie extrême inférieure A du manchon 20 suivant une symétrie d'ordre quelconque. Les figure 3b et 3c montrent chacune une disposition, non limitative, des ouvertures 26 sur le manchon 20. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour émulsifier et réchauffer un fluide, associé à une machine à boisson chaude, ledit dispositif comprenant un manchon (20), de préférence de section circulaire qui est pourvu d'une entrée d'air (32) latérale, et d'au moins une ouverture (26) dans sa partie inférieure, ledit dispositif comprenant également une bague (10) immobilisée sur un tube de vapeur (1) relié à la machine à boisson chaude et muni d'un orifice (4) d'expulsion, ledit tube de vapeur (1) étant inséré dans le manchon (20) formant avec ce dernier une chambre de dépression (23a), caractérisé en ce que l'orifice (4) d'expulsion est situé en regard d'une surface pleine (25) formant l'extrémité basse du manchon (20). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la surface de l'ouverture (26), ou la somme des surfaces correspondant à l'ensemble des ouvertures (26) est supérieure ou égale à deux fois la surface que présente la chambre de dépression (23a) selon une section transversale. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que l'entrée d'air (32) latérale a une surface comprise entre 0,4 et 1,1 mm2 et de préférence de l'ordre de 0,50 mm2. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'entrée d'air (32) est une fente ménagée à la partie supérieure du manchon (20) au voisinage de la bague (10). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le manchon (20) comporte au moins deux ouvertures (26) disposées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal x-x' du manchon (20). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la distance entre l'orifice (4) d'expulsion et les limites supérieures des ouvertures (26) est d'au moins 7 mm, ledit orifice (4) étant situé audessus des ouvertures (26). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la ou les ouvertures (26) sont de forme rectangulaire ou circulaire. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs paires d'ouvertures (26) disposées à des niveaux de hauteur différents sur le manchon (20). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la surface pleine (25) est convexe ou concave. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que le tube de vapeur (1) comprend un rétrécissement (2) à son extrémité. 11. Machine à boisson chaude, en particulier machine à café, comportant un dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 10.