Brevet FR2938172A1 — publié le 20100514

La présente invention concerne essentiellement la composition du piston d'un ustensile manuel à piston qui permet de réaliser une boisson � express � par percolation, en particulier du café express. Ce piston pourra également être utilisé dans un même ustensile, avec quelque aménagement éventuel, pour élaborer d'autres boissons chaudes telles que thé, tilleul ou autre. L'ustensile pourra être réalisé pour 1, 2 ou 4 tasses de boisson. Pour un allègement du texte qui suit cet ustensile sera appelé cafetière manuelle à piston ou cafetière, appellation d'autant justifiée que le but premier de cette invention est de réaliser du café express. Dans le même but sa boîte à mouture (de café ou autre), sera simplement appelée boîte. 1(1 Jusqu'à maintenant les cafetières manuelles à piston permettent l'élaboration d'un café infusé d'abord (la mouture de café est mélangée à l'eau chaude), et filtré ensuite par mise en oeuvre d'un piston constitué d'un filtre horizontal solidaire d'une tige verticale et d'un bouton. Ce type de cafetière est décliné en de nombreuses variantes qui différent surtout par la conception du filtre. De nombreux brevets proposent diverses améliorations 15 du procédé, sans toutefois abandonner l'infusion de la mouture de café (voir � www.espacenet.fr �). Or il est bien connu que l'infusion appliquée à l'élaboration d'un café, permet à la mouture de café de libérer un maximum d'arômes (odeurs et saveurs), ce qui n'est pas toujours apprécié de tous les consommateurs. Elle libère également un maximum de la caféine 20 contenue dans la mouture de café, celle-ci se libérant vers la fin d'un temps d'infusion normal, soit environ 2 à 3 minutes. Le café express, obtenu par percolation de vapeur ou d'eau chaude sous pression dans une mouture de café, dégage moins d'arômes, mais ceux-ci sont plus prononcés. Ce café est plus agréable à humer et à déguster pour beaucoup de consommateurs. 25 De nombreuses machines élaborent un café express. Toutes sont assez complexes, encombrantes, chères ou revenant cher à l'emploi, et la plupart fonctionnent à l'électricité. Le piston proposé selon l'invention doit permettre à toute personne adulte ne souffrant pas d'un handicap particulier, de réaliser manuellement, par l'exercice de sa simple force sur le bouton du piston, une pression suffisante sur l'eau claire pour qu'elle 30 percole dans la mouture de café contenue dans le piston lui-même, avec une vitesse adaptée pour que la mouture ne libère qu'une partie de ses arômes, les plus appréciés de nombreux consommateurs, et pas ou peu de sa caféine. Selon la personne concernée la pression ainsi créée sera de 4 à 6 bars. A l'issue de la course verticale du piston le café boisson obtenu n'a quasiment plus de contact avec la mouture de café qui peut alors infuser, inutilement, en attendant que la boisson soit versée dans des tasses ; ceci ne tardera jamais puisqu'un café express est destiné à être consommé dans l'immédiat, et qu'il sera tout de suite à une température correcte pour être dégusté, l'eau très chaude au début ayant été refroidie par les masses métalliques constituant la cafetière. Cette dernière aura les avantages de sa simplicité technologique et d'entretien, de ses faibles coûts à l'achat et surtout à l'usage, et de son faible encombrement ; cela ne la privera pas d'avoir beaucoup de charme et une place de choix dans les cuisines (et bureaux). Le piston selon l'invention est de préférence en acier inox inaltérable, avec un joint en matière élastique naturelle ou synthétique; il se compose d'une boîte solidaire de la tige du piston par l'intermédiaire d'un porte boîte; cette boîte comporte un filtre très fin en son fond, et un couvercle amovible lui-même perforé pour retenir la mouture mais laisser le 1 5 libre passage à l'eau claire sous pression ; elle est ceinte d'un joint annulaire spécial de positionnement et d'étanchéité entre la cuve et le piston. La tige du piston traverse un couvercle de cuve qui sert de guide de centrage vertical au piston ; elle se termine par un bouton large et plat autorisant l'exercice d'une force suffisante sur le piston, sans difficulté particulière. 20 L'invention est illustrée par les dessins suivants : Fig.l : coupe de la cafetière avec le piston positionné presqu'au fond de la cuve; Fig.2 : dessins du porte boîte en coupe sur la tige du piston, de dessus et en oblique, montrant 4 évidements dans sa partie tronconique ; Fig.3 : dessins de la boîte à mouture de café (A), avec son filtre fin rapporté 25 dans son fond (B), son couvercle perforé (C), et son joint annulaire spécial à 3 lèvres (D) ; Fig.4 : coupe de la cafetière en utilisation, avec l'eau claire en bas et le café boisson au dessus de la boîte à mouture de café et de son porte boîte; Fig.5 : dessins du fonctionnement du joint annulaire spécial (étanchéité et positionnement du piston) de la boîte à mouture de café en 4 étapes. Selon l'invention et la Fig.l, le piston est constitué : - d'une boîte cylindrique et partiellement tronconique (2) dont le fond est constitué d'un filtre très fin (3) rapporté ou non, et qui se ferme à l'aide d'un couvercle amovible perforé de petits trous sur la plus grande partie de sa surface (5). Cette boîte porte un joint annulaire à lèvres très particulier (4) sur sa partie verticale. Son ouverture est repliée à l'horizontale pour faire butée inférieure au joint annulaire. - d'un porte boîte (1) dont la plus grande surface est tronconique et évidée en 4 zones, dont la partie supérieure plate est percée en son centre, et dont la partie inférieure est horizontale pour faire butée au joint annulaire de la boîte. Il est solidaire de la boîte par liaison de sa partie tronconique inférieure (13) sur la partie tronconique de la dite boîte (soudure électrique par points) ; - d'une tige de piston très rigide (6) qui traverse en son centre le couvercle (7) de la cuve (9), dont l'extrémité inférieure est fixée au centre de la surface supérieure du porte boîte (vis ou rivetage), et dont l'extrémité supérieure est fixée au bouton (8) par vissage. - d'un couvercle (7) dont le centre est percé et renforcé pour servir de guide de verticalité à la tige (6) et à l'ensemble du piston. - pour mémoire une cuve (9) parfaitement cylindrique et ansée, complètera la cafetière. 1 5 Selon l'invention et la Fig. 2, le porte boîte comprend une partie supérieure centrale plane et percée pour sa fixation à l'extrémité inférieure de la tige du piston, une partie tronconique dont la partie supérieure est percée de quatre ouvertures (1) destinées à laisser un libre passage à la boisson café issue du filtre très fin et dont la partie inférieure (3) sera reliée à la boîte par soudure, et d'une partie inférieure repliée à l'horizontale (2) qui servira 20 de butée supérieure au joint annulaire spécial ; le plus grand diamètre du porte boîte est légèrement inférieur au diamètre intérieur de la cuve afin de ne jamais le frotter et ne pas le rayer. Selon l'invention et la Fig. 3, la boîte (A) est partiellement cylindrique et partiellement tronconique afin de concentrer l'eau sous pression qui arrive du bas vers le 25 filtre très fin, tout en percolant dans toute la mouture tassée à l'intérieur ; sa partie tronconique est utilisée pour sa liaison avec le porte boîte (soudure électrique par points) ; son filtre très fin (B) à une surface d'environ le quart de celle de l'ouverture de la boîte, pour participer à la mise en pression de l'eau en percolation tout en assurant la parfaite perméabilité du couvercle (C) à l'eau en pression; son couvercle emboîtable (C) est perforé sur presque toute sa surface de trous juste assez petits pour interdire le passage de grains de la mouture de café sèche ; son joint annulaire spécial (D) comporte ici 3 lèvres et fait l'objet de la Fig. 5 détaillée ci-après . Selon l'invention et la Fig. 4, l'utilisation de cette cafetière s'effectue de la façon suivante : La dose de mouture de café est mise dans la boîte (2) et modérément tassée ; le couvercle perforé (5) est mis en place ; l'eau portée à ébullition (10) est versée dans la cuve (9) ; le piston dont le couvercle (7) est retenu contre le bouton (8), est mis en place et enfoncé dans l'eau chaude juste ce que nécessaire pour mouiller totalement la boîte; il est conservé dans cette position juste le temps de positionner correctement le couvercle sur l'ouverture de la cuve (9); le bouton (8) est alors fermement pressé vers le bas avec la paume de la main pour permettre au piston de rejoindre assez rapidement le fond de la cuve ; la boisson café (11) est prête à être versée dans les tasses pour être dégustée. Selon les goûts, on pourra au préalable porter la cuve à température en commençant par la remplir partiellement d'eau chaude que l'on rejettera pour la remplacer aussitôt par l'eau chaude destinée au café express. Si la cuve est en acier inox, on peut également envisager de chauffer le volume d'eau nécessaire directement dans la cuve seule, en particulier pour la version 4 tasses de cette 1 5 cafetière ; des précautions particulières seront alors prises pour ne pas se brûler lors des manipulations diverses. Selon l'invention et la Fig. 5, le joint annulaire spécial d'étanchéité et de positionnement comporte 3 lèvres superposées : - La lèvre supérieure, épaisse, sert de guide au piston, avec le couvercle de la cuve ; 20 il fait également office de butée à la lèvre médiane lors de la filtration du café. Elle est elle-même en butée contre la partie horizontale du porte boîte. Son diamètre extérieur est à peine inférieur à celui intérieur de la cuve, mais plus grand que celui extérieur du porte boîte. La lèvre médiane assure l'étanchéité entre le piston et la cuve lors de la mise en 25 pression de l'eau et la filtration du café. Elle a un profilé très particulier, avec des zones amincies auprès de sa base (petit diamètre). Son diamètre extérieur est légèrement supérieur au diamètre intérieur de la cuve. La lèvre inférieure sert de guide de positionnement du piston lors de sa mise en place dans la cuve afin d'éviter tout retournement de la lèvre médiane en cas de 30 léger décalage latéral. Elle servira également et toujours de guide du piston avec la lèvre supérieure. Son diamètre extérieur est égal à celui intérieur de la cuve. Dessin A : Mise en place du piston dans la cuve : - La lèvre inférieure du joint centre d'office le piston dans l'axe de la cuve. La lèvre médiane, qui a un diamètre extérieur légèrement supérieur à celui intérieur de la cuve, se pose sur le bord de cuve. Dessin B : Lorsqu'une force verticale est exercée sur le bouton du piston pour le faire descendre : La lèvre médiane se déforme vers la lèvre supérieure jusqu'à s'y mettre en butée ; elle se colle à la paroi de la cuve; l'étanchéité entre le piston et la cuve est assurée 10 dès que la lèvre médiane se situe en dessous de la base du bec verseur de la cuve. La lèvre supérieure sert de butée à la lèvre médiane qui ne pourra pas se déformer davantage vers le haut ; en même temps elle guide le piston en bonne position verticale avec la participation du couvercle de la cuve qui aura été posé sur son ouverture et maintient verticale la tige. 15 La lèvre inférieure sert toujours de guide. Dés lors, plus la force exercée sur le bouton du piston sera forte et plus l'étanchéité sera assurée grâce à la partie extérieure de la lèvre médiane qui tend à s'élargir en réaction à la pression qu'elle provoque sur l'eau claire. 20 Dessin C : Début de retrait du piston (la cuve aura été vidée du café filtré) : - Tandis que les lèvres supérieure et inférieure servent toujours de guide, la lèvre médiane est contrainte à se déformer vers le bas. Sa déformation est facilitée par les amincissements de sa base (petit diamètre). 25 Dessin D : Poursuite du retrait du piston : La lèvre médiane, déformée vers le bas, n'offre presque plus de résistance au déplacement du piston vers le haut. La partie basse de la cuve se met à la pression atmosphérique immédiatement, l'air traversant facilement le filtre très fin et la mouture, et pouvant se glisser entre le joint et la paroi de la cuve. 30 En référence à tout ce qui est écrit, ainsi qu'aux différentes figures détaillées ci-avant, il ressort que les différentes pièces constituant la cafetière peuvent être envisagées ainsi : pour la boîte et le porte boîte: tôle d'acier inox d'épaisseur de l'ordre de 0,4mm, découpée et mise en forme par emboutissage ; - pour le couvercle de la boîte, celui de la cuve et le filtre très fin, la matière et le procédé de réalisation sont les mêmes, mais leur épaisseur de tôle est de seulement 5 0,2mm ; pout la tige de piston : tige d'acier inox de diamètre environ 4mm, ou 6 s'il elle est creuse ; - pour le bouton du piston: acier inox creux ou matière plastique très rigide et solide ; pour la cuve (pour mémoire) : tôle d'acier inox embouti d'épaisseur environ 0,6 à 10 0,8mm selon la taille, ou verre spécial moulé et habillé d'une fine tôle d'acier inox, ou matière plastique adaptée injectée dans un moule, éventuellement habillée comme celle en verre; son anse sera en matière thermiquement isolante. pour le joint annulaire de la boîte: ce joint sera réalisé par moulage par injection, en matière élastique naturelle ou synthétique ; il pourra éventuellement être réalisé en 1 5 2 parties annulaires. Il devra être très peu réactif à un choc thermique d'une centaine de °C (de 0 à 100 °C). Il est possible qu'un ou plusieurs joint(s)existant déjà dans le commerce pourrait(ent) peut-être assurer les résultats attendus de ce joint annulaire spécial. Ceci pourra faciliter l'exploitation de la présente invention sans l'affecter en rien. 20 Selon l'invention, l'ustensile, et particulièrement son piston, peuvent être utilisés pour réaliser diverses boissons chaudes par percolation d'eau chaude sous une pression de 4 à 6 bars obtenue manuellement, en utilisant toujours de la mouture plus ou moins fine selon la plante utilisée, mais jamais de feuilles qui pourraient obstruer le filtre très fin. Il sera cependant déconseillé d'utiliser le même ustensile pour élaborer ces diverses boissons 2.5 afin de ne pas en détériorer les arômes par les traces aromatiques des boissons précédemment réalisées. Pour certaines boissons, comme le thé par exemple, le volume de la boîte à mouture sera réduit par l'ajout d'un volume en matière plastique inerte de taille adaptée, et dont la forme ne devra pas gêner la percolation de la mouture par l'eau chaude (volume creux épousant la forme intérieure de la boîte, ou simple plaque perforée se 30 positionnant entre la mouture et le couvercle de la boîte). Cette cafetière, et son piston selon l'invention, est facile à réaliser par une manufacture spécialisée en fabrication d'ustensiles de cuisine, et pour un prix de revient très bas. Le sérieux de la réalisation de ses composants, son prix modique à l'achat, ses faibles coûts à l'utilisation, son très petit encombrement quel qu'en soit le modèle en 1, 2 ou 4 tasses, le charme qui peut lui être donné avec différentes présentations extérieures, doivent lui permettre de satisfaire une très large clientèle amatrice d'un très bon café par cher, pour clore un repas ou couper la matinée au travail. Elle doit trouver une place de choix dans de nombreuses cuisines (et bureaux). 15 20 25 30 REVENDICATIONS1) Piston d'un ustensile manuel à piston destiné à l'élaboration de boissons chaudes par percolation sous pression d'eau chaude dans une mouture fine, caractérisé selon la Fig. 1, par ce qu'il est constitué d'une boîte (2) à mouture dotée d'un filtre (3) très fin pour la filtration de la boisson percolée, d'un couvercle (5) perforé de trous assez petits pour ne pas laisser échapper la mouture, assez gros et en nombre largement suffisant pour ne pas interférer sur l'eau de percolation, et d'un joint annulaire spécial (4) qui, tout en assurant une bonne position du piston, va également assurer une étanchéité parfaite entre la boîte à mouture (2) et la cuve (9) de l'ustensile, d'autant plus parfaite que la force appliquée sur le bouton (8) du piston sera importante. 2) Selon la revendication 1 le piston est complété d'un porte boîte (1) soudé à la boîte à mouture et solidaire de la tige de piston (6) très rigide, elle-même traversant le couvercle (7) de la cuve (9) et terminée par un bouton large et plat (8) pour permettre d'y exercer sans difficulté une force manuelle importante, caractérisé selon la Fig. 2 par des évidements (1) sur sa partie tronconique supérieure pour le libre passage de la boisson chaude réalisée, et par ce que sa partie inférieure est horizontale (2) et débordante de la boîte à mouture afin de faire butée supérieure au joint annulaire spécial (4 de Fig. 1). 3) Selon les revendications 1 et 2, et selon les dessins de la Fig. 5, le joint annulaire spécial de la boîte à mouture possède une lèvre médiane caractérisée par son diamètre extérieur un peu plus grand que celui intérieur de la cuve, et par son profil qui lui permet certaines déformations destinées soit à assurer une étanchéité parfaite entre le piston et la cuve (dessins A et B) et ce quelle que soit la force exercée sur le bouton du piston, soit au contraire à favoriser le déplacement du piston vers le haut (dessin D) lors de la remontée de ce dernier en diminuant ses frottements sur la cuve. 4) Selon les revendications 1, 2 et 3 et la Fig. 4, le joint annulaire (4) possède une lèvre supérieure caractérisée par son épaisseur pour servir de butée supérieure à la lèvre médiane et lui permettre, en limitant sa déformation vers le haut en réaction à la pression provoquée dans l'eau claire destinée à la boisson, d'assurer efficacement l'étanchéité entre le piston et la cuve (9), et que de part son diamètre extérieur plus grand que celui du porte boîte (1) elle protège l'intérieur de la cuve (9) de tout frottement de ce dernier. in9 5) Selon les revendications 1 et 2, et le dessin A de la Fig. 5, le joint annulaire de la boîte à mouture comporte une lèvre inférieure caractérisée par son diamètre extérieur égal à celui intérieur de la cuve pour guider le piston lors de sa mise en place dans cette cuve et ainsi protéger la lèvre médiane de tout retournement éventuel sur le bord de cuve. c