Brevet FR2844441A1 — publié le 20040319

La présente invention concerne une machine pour la production de boissons par infusion d'eau chaude. Elle s'appliquera particulièrement à la réalisation de machines pour la fabrication de cafés de type expresso. De telles machines comprennent une chambre d'infusion apte à recevoir la matière à infuser telle de la mouture de café. Cette chambre est reliée à un circuit de distribution d'eau chaude permettant son injection dans la chambre d'infusion et l'évacuation de la boisson par une sortie. Dans certaines machines, la chambre d'infusion peut être ouverte ou fermée suivant les phases de production et, en io particulier l'admission de la mouture, l'infusion et l'éjection de la mouture. De telles machines à chambre d'infusion aptes à être ouvertes ou fermées, sont particulièrement utilisées dans le domaine des machines utilisant des doses de mouture de café préemballées. Des doses du type présentées dans le document EPA-0 717 603 peuvent en particulier être utilisées sans que cet exemple soit limitatif. Les phase d'ouverture et de fermeture de la chambre d'infusion servent dans cette application préférée à admettre la dose, à fermer la chambre d'infusion pour extraction et à l'ouvrir enfin pour éjecter la dose usagée. Ce type de machine nécessite un circuit d'eau chaude pour l'injection dans la chambre d'infusion, et éventuellement la livraison additionnelle d'eau chaude ou de 20 vapeur d'eau à l'usager par une buse supplémentaire. En outre, des moyens de fermeture sont à prévoir pour ouvrir ou fermer la chambre d'infusion. Ces moyens utilisent généralement un circuit hydraulique de commande, et présentent un vérin dont le piston est apte à translater pour les phases de fermeture et d'ouverture de la chambre d'infusion. Il ressort que plusieurs circuits hydrauliques sont présents ce qui induit une multiplicité de vannes et en particulier des électrovannes. Le document WO-A-02 058523 présente un appareil illustrant ces inconvénients. En particulier, deux électrovannes y sont nécessaires pour commander le verrouillage de la chambre d'infusion et la configuration du circuit 30 d'eau (entre une voie d'injection dans la chambre d'infusion et une voie de récupération en position de repos. Dans cette antériorité, deux électrovannes sont donc indispensables ce qui multiplie les cots, les contraintes quant à la présence de moyens électriques de commande et leur automatisation, et ce alors que cette machine ne comporte aucune sortie de vapeur ou d'eau chaude qui nécessiterait encore une électrovanne supplémentaire. Il existe donc un besoin de rationaliser la configuration des circuits hydrauliques dans des machines à café en vue de limiter le nombre de vannes 5 nécessaires à la réalisation des différentes configurations de circuit au cours du fonctionnement. La présente invention s'inscrit dans ce cadre, et propose pour ce faire une machine améliorée pour la production de boissons, par infusion d'eau chaude comprenant une chambre d'infusion reliée à un circuit de distribution d'eau chaude et i0 apte à être ouverte ou fermée par des moyens de fermeture reliés à un circuit hydraulique de commande. Le circuit de distribution d'eau chaude et le circuit hydraulique de commande sont configurés par la même vanne. Cette machine pourra se présenter suivant des variantes préférées introduites ci-après: i 5 - les moyens de fermeture comportent un vérin hydraulique actionné par une pompe hydraulique; - la vanne comporte des voies de connection au circuit de distribution d'eau chaude, à une sortie de décharge d'eau chaude, à la sortie de la pompe hydraulique, au vérin hydraulique et à un circuit de purge du 20 vérin; - la vanne comporte des moyens de mise en communication de la voie de connection au circuit de distribution d'eau chaude à la voie de connection de la sortie de décharge d'eau chaude, et des moyens de mise en communication de la voie de connection du vérin hydraulique 25 soit à la voie de connection de la sortie de la pompe hydraulique soit à la voie de connection du circuit de purge du vérin. - La vanne comporte une voie de connection d'une sortie d'eau chaude, et des moyens de mise en communication de la voie de connection du circuit de distribution d'eau chaude soit à la voie de connection de la sortie de décharge 30 d'eau chaude, soit à la voie de connection de la sortie d'eau chaude. - La vanne comporte une partie fixe dotée des voies de connection et une partie mobile dotée des moyens de mise en communication, la position relative de la partie fixe et de la partie mobile définissant la configuration du circuit de distribution d'eau chaude et du circuit hydraulique de commande. - La partie mobile est mobile en rotation relativement à la partie fixe. - La partie mobile est actionnée en rotation par un levier. - La pompe hydraulique est commune au circuit hydraulique de commande et au circuit de distribution d'eau chaude. - La circuit de distribution d'eau chaude et le circuit hydraulique de commande sont alimentés par une même source d'eau. - Le circuit de purge du vérin est relié à la source d'eau. - Le circuit de distribution d'eau chaude comporte une chaudière reliée à un circuit d'injection dans la chambre d'infusion, ledit circuit d'injection comportant un clapet taré à une pression prédéterminée. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention, Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et 15 permettront de la comprendre aisément. La figure i montre un schéma de certains composants d'une machine de l'invention et des circuits d'eau chaude et hydraulique qui sont présentés dans une position d'arrêt de la machine. La figure 2 montre ce même schéma mais dans une position d'extraction 20 pour la production de la boisson chaude. La figure 3 montre une autre configuration du circuit pour la livraison d'eau chaude par une sortie d'eau chaude ou de vapeur. La figure 4 montre un exemple de réalisation d'une partie mobile d'une vanne utilisable selon l'invention en vue de dessus. 25 La figure 5 en est une vue en coupe. La figure 6 montre un mode préféré de réalisation d'une partie fixe d'une vanne utilisable selon l'invention en vue de dessus. La figure 7 en est une vue en coupe et la figure 8 est en une vue dessous. La figure 9 est une vue éclatée illustrant différents composants d'une vanne 30 utilisable selon l'invention. Les figures 1 0 à 12 schématisent trois positions de fonctionnement possibles pour la chambre d'infusion. La machine de production de boissons selon l'invention comprend une chambre d'infusion apte à être ouverte et fermée par des moyens de fermeture. A titre préféré, cela est réalisé par l'intermédiaire d'une chambre 1 constituée en deux portions, l'une fixe 2, et l'autre mobile 3, bien que cet exemple ne soit pas 5 limitatif. La portion mobile 3 est en particulier apte à être rapprochée ou éloignée de la portion fixe par l'intermédiaire d'un actionnement en translation réalisé par les moyens de fermeture. Toujours à titre préféré, ces moyens de fermeture sont constitués d'un vérin hydraulique 4 dont le piston 5 réalise l'actionnement en translation de la portion mobile 3 de la chambre d'infusion 1. o Les figures 10 à 12 illustrent à titre purement indicatif des phase de fonctionnement de l'invention pour une machine utilisant des doses 8. A titre additionnel, des moyens de guidage d'une portion latérale de la dose 8 peuvent être prévus au niveau de la chambre d'infusion 1 tel que cela est représenté au repère 36 sur la figures 10 à 12. Le vérin hydraulique est relié à un circuit hydraulique de commande 10 qui peut être configuré pour autoriser l'admission de fluides dans le corps du vérin ou son évacuation suivant les phases de fonctionnement. La mise en pression du fluide (ici constitué par de l'eau) est réalisée par une pompe hydraulique 12 avantageusement commune avec la pompe utilisée pour l'injection d'eau chaude 20 dans la chambre d'infusion. La pompe 12 est alimentée en eau par une source sous forme d'un bac représenté par le repère 15 aux figures 1 à 3. En aval de la pompe 12, une chaudière 11 est présente pour assurer l'amenée en température de l'eau avant l'injection dans la chambre d'infusion 1. En position de repos, l'eau n'est pas admise dans la chambre d'infusion, et un éventuel surplus doit être déchargé par l'intermédiaire d'une sortie de décharge 17 qui peut déboucher sur un bac de récupération. En outre, une sortie d'eau chaude 16 peut également être prévue pour assurer la livraison d'eau chaude à l'utilisateur ou la production de vapeur suivant 30 l'état d'actionnement et d'activation de la pompe. Ces différents éléments constitutifs de machines, sont reliés par un circuit de distribution d'eau chaude (pour la partie liée à la production de boissons, la livraison d'eau chaude, et la production de vapeur), et par un circuit hydraulique de commande (pour l'actionnement des moyens de fermeture). De façon caractéristique, la configuration de ces deux circuits est assurée par une même vanne. Cette vanne 18 est représentée dans différents états aux figures 1 à 3. Comme cela ressort des figures 1 à 3 et des figures 6 à 8, la vanne 18 comporte une pluralité de voies de connection aux éléments des circuits. En particulier, en ce qui concerne le circuit hydraulique de commande 10, la vanne 18 comporte une voie de connection 25 au vérin hydraulique 4 ainsi qu'une voie de connection 26 a un circuit de purge 27. En outre, une voie de connection 24 est prévue pour relier la vanne 18 à une sortie 13 de la pompe 12 afin d'admettre de io l'eau sous pression pour la commande du vérin hydraulique 4. En ce qui concerne le circuit de distribution d'eau chaude 9, la vanne 18 comporte une voie de connection 21 à ce circuit, en provenance de la chaudière 11. Le circuit 9 peut être mis en connection par l'intermédiaire de la vanne 18 avec une sortie de décharge 17 par l'intermédiaire d'une voie de connection 22. A titre préféré, la vanne 18 est constituée à partir de deux parties 19, 20, bien représentées respectivement aux figures 4, 5, et 6 à 8. La partie 20 est fixe et reçoit les différentes voies de connection précédemment indiquées sous forme de trous débouchants. La partie 19 est montée mobile en rotation pour assurer plusieurs configuration de circuit suivant la position angulaire relative qu'elle occupe par 20 rapport à la partie fixe 20.La mise ne communication de différentes voies de connection 21 à 26, présentent sur la partie fixe 20, s'effectue par des moyens de mise en communication ici sous la forme de trous borgnes oblongs 28 a, b, c, qui ressortent particulièrement des figures 4 et 5. Le trou oblong 28 c assure une mise en communication des voies de connection 25, 26, ou 26 et 23, selon les position 25 relatives de la partie mobile 19 et de la partie fixe 20. Le trou oblong 28 b assure la mise en communication de la voie de connection 24 (issue de la pompe 12) et de la voie de connection 25 (vers le vérin hydraulique 4). Enfin, le trou oblong 28 a permet la mise en communication de la voie de connection 21 et de la voie de connection 22 pour ouvrir le circuit de décharge 17 ou 30 de la voie 21 avec la voie 23 pour produire de l'eau chaude ou de la vapeur. La commande de communication de la vanne 18 peut être opérée de différentes façon, et notamment par une actionnement motorisé ou, plus simplement, par l'intermédiaire d'un levier 35 actionnable manuellement dont un exemple est représentée en figure 9. A cette figure on a également illustré un exemple de montage de la vanne 18. Dans ce cadre, la partie fixe 20 est rapportée sur un carter 33 de raccordement des voies de connections 21 à 26. L'étanchéité est assurée par un joint 32 par exemple en silicone. Sur la phase de travail de la partie fixe 20 s'applique la face de travail (celle 5 qui comporte les trous oblongs 28a, b, c) de la partie mobile 19. Un plat 38 réalisé sur le pourtour de la partie mobile 19 ici sous forme de portion de disque tout comme la partie fixe 20, assure l'entraînement en rotation sous l'effet du levier 35. La transmission de puissance entre le levier 35 et la partie mobile 19 est opérée par un coupleur 31 permettant également le montage de l'ensemble sur un support 30. On notera que cette configuration a l'avantage de ne nécessiter aucune commande électrique pour assurer le choix des configurations de fonctionnement de la vanne 18. On expose ci-après plus précisément le mode de fonctionnement de la machine selon l'invention, suivant trois positions successives de la vanne 18. 15 POSITION ARRET Cette configuration est illustrée en figure 1. Dans ce cadre, la machine n'est pas en position de production, en particulier, une dosette 8 est ici en cours d'introduction mais n'est pas encore dans la chambre d'infusion 1. Les moyens de fermeture de la chambre d'infusion 1 sont inactivés ce qui est représenté par une 20 position de retrait du piston 5 du vérin 4. La pompe 12 est également inactive, et la vanne est telle que les voies de connection 24 et 25 ne sont pas reliées, évitant l'actionnement du vérin 4. Par contre, la voie 24 est en communication avec la voie de connection 26 assurant le circuit de purge 27 du vérin hydraulique 4 par retour à la source d'eau 15. En ce qui concerne le circuit de distribution d'eau chaude 9, la chaudière 11 et la sortie de décharge 17 sont en communication afin d'éviter toute surpression dans la chaudière 11, par l'intermédiaire d'une mise en communication des voies de connection 21 et 22, par le trou oblong 28 a. POSITION PRODUCTION DE BOISSON Dans ce cadre, une dose 8 a été introduite et est présente dans la chambre d'infusion 1. La partie mobile 19 de la vanne 18 a été tournée dans le sens indiqué par la flèche en figure 2. Cette rotation assure par l'intermédiaire du trou oblong 28 b, la mise en communication des voies de connection 24 et 25, de façon à alimenter le vérin hydraulique 4 en eau sous pression issue de la pompe 12. Cette alimentation de l'entrée 6 du vérin a pour effet de provoquer la translation du piston 5 qui assure la fermeture de la chambre d'infusion 1 par le mouvement de la portion mobile 3 de ladite chambre 1. Durant cette phase d'actionnement du vérin 4, et bien que la pompe 12 soit 5 activée, le passage d'eau chaude dans la chambre d'infusion n'est pas encore produite. En effet, un clapet 37 taré à une pression prédéterminée est situé en sortie de la chaudière 11, en amont de la chambre d'infusion 1, évite la circulation d'eau vers la chambre d'infusion 1 avant d'avoir atteint une pression prédéterminée choisie pour que la clapet ne s'ouvre pas avant la fermeture de la chambre d'infusion sous 10 l'actionnement du vérin 4. Dès que la pression prédéterminée est atteinte, le clapet 37 s'ouvre et assure la circulation d'eau entre la chaudière 11 et la chambre d'infusion 1 pour produire la boisson chaude qui s'écoule par l'intermédiaire de la sortie 7. Durant cette phase de fonctionnement, les voies de connection 21, 22, et 23, 15 ne sont pas reliées à la sortie de la chaudière 11. POSITION PRODUCTION D'EAU CHAUDE OU DE VAPEUR A titre avantageux mais non limitatif, la machine selon l'invention est équipée d'une sortie 16 de livraison d'eau chaude ou de vapeur à l'utilisateur. La livraison d'eau chaude s'effectue avec un actionnement complet de la pompe 12. Pour la 20 production de vapeur, la pompe 12 est inactive ou active par intermittence. Cette phase de réalisation est illustrée à la figure 3. Elle s'obtient par rotation de la partie mobile 19 de la vanne 18 dans le sens trigonométrique depuis la position d'arrêt représentée à la figure 1 et exposée précédemment. En référence à la figure 3, la vanne 18 est ici configurée de façon à mettre en 25 communication les voies de connection 21 et 23 assurant l'écoulement de l'eau chaude depuis la chaudière 11 jusqu'à la sortie 16. Par contre, les autres voies ne sont pas en communication. En particulier, le vérin 4 reste inactif puisque la voie de connection 24 est bouchée. Dans ce cadre, la chambre d'infusion 1 reste ouverte et en attente de l'introduction d'une dose 8. Dès que l'utilisateur souhaite stopper l'apport d'eau chaude ou de vapeur, il lui suffit de tourner le levier 35 dans le sens inverse pour remettre la vanne 18 en position d'arrêt représentée à la figure 1. REFERENCES 1. Chambre d'infusion 2. Portion fixe 3. Portion mobile 4. Vérin 5. Piston 6. Entrée de fluide 7. Sortie de boisson 10 8. dose 9. Circuit de distribution d'eau chaude 10. Circuit hydraulique de commande 11. Chaudière 12. Pompe hydraulique 13. Sortie de pompe 14. Sortie de pompe 15. Source d'eau 16. Sortie d'eau chaude 17. Sortie de décharge 20 18. Vanne 19. Partie mobile 20. Partie fixe 21.Voie de connection au circuit de distribution 22.Voie de connection à la sortie de décharge 25 23. Voie de connection à la sortie d'eau chaude 24.Voie de connection à la sortie de la pompe hydraulique 25.Voie de connection au vérin hydraulique 26. Voie de connection au circuit de purge 27. Circuit de purge 28 a, b, c Trou borgne oblong 30.Support 31.Coupleur 32. Joint 33. Carter de raccordement 35. Levier 36. Moyen de guidage 37. Clapet taré 38. Plat REVENDICATIONS 1. Machine pour la production de boissons par infusion d'eau chaude comprenant une chambre d'infusion (1) reliée à un circuit de distribution d'eau 5 chaude (9) et apte à être ouverte ou fermée par des moyens de fermeture reliés à un circuit hydraulique de commande (10), caractérisé par le fait que le circuit de distribution d'eau chaude (9) et le circuit hydraulique de commande (10) sont configurés par la même vanne (18). 10 2. Machine selon la revendication 1, caractérisé par le fait que - les moyens de fermeture comportent un vérin hydraulique (4) actionné par une pompe hydraulique (12); - la vanne (18) comporte des voies de connection (21, 22, 23, 24, 25, 1 5 26) au circuit de distribution d'eau chaude (9), à une sortie de décharge (17) d'eau chaude, à la sortie (13) de la pompe hydraulique (12), au vérin hydraulique (4) et à un circuit de purge du vérin (27); - la vanne (18) comporte des moyens de mise en communication de 20 la voie de connection (21) au circuit de distribution d'eau chaude (9) à la voie de connection (22) de la sortie de décharge (17) d'eau chaude, et des moyens de mise en communication de la voie de connection (25) du vérin hydraulique (4) soit à la voie de connection (24) de la sortie de la pompe hydraulique (12) soit à la voie de 25 connection (26) du circuit de purge (27) du vérin (4). 3. Machine selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la vanne (18) comporte une voie de connection (23) d'une sortie d'eau chaude (16), et des moyens de mise en communication de la voie de 30 connection (21) du circuit de distribution d'eau chaude (9) soit à la voie de connection (22) de la sortie de décharge d'eau chaude (17), soit à la voie de connection (23) de la sortie d'eau chaude (16). 4. Machine selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que la vanne (18) comporte une partie fixe (20) dotée des voies de connection (21, 22, 23, 24, 25, 26) et une partie mobile (19) dotée des moyens de mise en communication (28a, b, c), la position relative de la partie fixe (20) et de la partie mobile (19) définissant la configuration du 5 circuit de distribution d'eau chaude (9) et du circuit hydraulique de commande (10). 5. Machine selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la partie mobile (19) est mobile en rotation relativement à la partie fixe 10 (20). 6. Machine selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la partie mobile (19) est actionnée en rotation par un levier (35). 7. Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que la pompe hydraulique (12) est commune au circuit hydraulique de commande (10) et au circuit de distribution d'eau chaude (9). 8. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la circuit de distribution d'eau chaude (9) et le circuit hydraulique de commande (10) sont alimentés par une même source d'eau (15). 9. Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 en combinaison avec la revendication 8, caractérisé par le fait que le circuit de purge (27) du vérin (4) est relié à la source d'eau (15). 10. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le circuit de distribution d'eau chaude (9) comporte une chaudière (11) reliée à un circuit d'injection dans la chambre d'infusion (1), ledit circuit 30 d'injection comportant un clapet (37) taré à une pression prédéterminée.