IT201800005819A1 - Sistema per la preparazione di bevande da capsule monouso - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“SISTEMA PER LA PREPARAZIONE DI BEVANDE DA CAPSULE MONOUSO”

Settore Tecnico dell’Invenzione

La presente invenzione è relativa ad un sistema per la preparazione di bevande a partire da capsule monouso contenenti una dose di materiale da infondere o di materiale solubile, ad esempio polvere di caffè, tè, cioccolata, latte, etc.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un sistema per la preparazione di bevande del tipo comprendente un gruppo infusore composto da due parti, le quali sono allineate assialmente lungo un asse generalmente orizzontale e sono mobili l’una rispetto all’altra tra una posizione aperta, nella quale definiscono tra loro una zona di carico atta a ricevere una capsula nuova, ed una posizione chiusa, nella quale la capsula è serrata tra le due parti in modo tale da consentire l’iniezione al suo interno di una determinata quantità di acqua in pressione per la produzione della bevanda.

Stato dell’Arte

Com’è noto, le capsule monouso più comunemente impiegate nei gruppi infusori del tipo sopra specificato sono formate da un contenitore realizzato in materiale plastico o metallico e provvisto, all’estremità aperta, di una flangia anulare esterna, alla quale è saldato un foglio sottile di materiale impermeabile atto, di per sé stesso, a chiudere a tenuta l’interno del contenitore stesso.

Nel caso in cui il contenitore non presenti alcuna apertura, la capsula è sigillata e richiede, quindi, che il gruppo infusore sia dotato di mezzi di perforazione, lacerazione o taglio in grado di praticare delle aperture alle estremità della capsula per consentire, quando il gruppo infusore è nella summenzionata posizione chiusa, l’iniezione dell’acqua in pressione ad una estremità della capsula e, all’estremità opposta, l’estrazione della bevanda.

A tale scopo, la tecnica costruttiva maggiormente diffusa nella realizzazione di gruppi infusori del tipo sopra specificato prevede che una delle due parti del gruppo infusore sia fissa e sia provvista di una pluralità di elementi in rilievo e di un canale di uscita per la bevanda, mentre l’altra parte sia mobile e sia definita da un corpo a tazza disposto con la propria concavità rivolta verso la parte fissa, in posizione coassiale all’asse del gruppo infusore, e provvisto, sul fondo, di uno o più dispositivi di taglio o perforazione e di un canale di adduzione dell’acqua in pressione. Quando il gruppo infusore viene portato verso la posizione chiusa, il corpo a tazza avanza verso la parte fissa così da incamerare, nel suo percorso, una capsula nuova precedentemente caricata tra le due parti e trascinare con sé la capsula, mediante l’accoppiamento tra il proprio bordo libero e la flangia della capsula stessa, contro la parte fissa.

Nella posizione chiusa, la flangia si trova serrata tra la parte fissa ed il bordo libero del corpo a tazza, i dispositivi di taglio/perforazione si estendono attraverso il fondo della capsula ed il foglio di sigillo della capsula è integro ed a contatto degli elementi in rilievo. La successiva iniezione di acqua in pressione attraverso il canale di adduzione determina un incremento di pressione all’interno del corpo a tazza e della capsula e spinge il foglio di sigillo della capsula contro gli elementi in rilievo della parte fissa con conseguente lacerazione del foglio di sigillo e successiva fuoriuscita della bevanda attraverso il canale di uscita.

In commercio esistono anche capsule non sigillate ossia capsule in cui il fondo del contenitore che forma la capsula presenta delle aperture precostituite e non richiede di essere perforato durante la chiusura del gruppo infusore per consentire l’introduzione dell’acqua in pressione nella capsula. In questi casi, le capsule sono normalmente dimensionate in modo tale da poter essere comunque impiegate in gruppi infusori provvisti dei summenzionati dispositivi di perforazione/taglio.

Com’è noto, il funzionamento sopra descritto soffre di alcuni gravi inconvenienti derivanti dal fatto che la flangia, serrata tra la parte fissa ed il bordo libero del corpo a tazza, non costituisce, in moltissimi casi, un organo di tenuta sufficiente ad impedire la parziale fuoriuscita dell’acqua in pressione alimentata al corpo a tazza e a consentire, di conseguenza, che la pressione all’interno del corpo a tazza stesso raggiunga il valore necessario a determinare la rottura del foglio di sigillo contro gli elementi in rilievo.

Per ovviare a tale inconveniente sono state proposte e messe in commercio numerose soluzioni che prevedono, in generale, l’utilizzo di una guarnizione che cooperi con la flangia per garantire la tenuta. Tali soluzioni sono sommariamente raggruppabili in due categorie:

• soluzioni in cui la guarnizione è montata sul gruppo infusore in posizione tale da cooperare con la flangia della capsula quando il gruppo infusore è nella posizione chiusa;

• soluzioni in cui la guarnizione è parte della capsula ed è disposta lungo la flangia in modo tale da cooperare con il bordo libero del corpo a tazza quando il gruppo infusore è nella posizione chiusa.

Temporalmente, le soluzioni in cui la guarnizione è parte della capsula sono state sviluppate successivamente alle soluzioni in cui la guarnizione è parte del gruppo infusore e, ad oggi, hanno quasi totalmente soppiantato queste ultime sia, in parte, per ragioni di ordine tecnico sia, soprattutto, per ragioni di convenienza commerciale dei produttori di capsule. Infatti, l’attribuzione alla capsula della funzione di tenuta sul corpo a tazza ha significato per i produttori di capsule la possibilità di “caratterizzare” le capsule proprietarie in modo tale da renderle univocamente utilizzabili, o quantomeno utilizzabili efficacemente, solo con una corrispondente macchina per la preparazione di bevande.

Questa tendenza sta portando sul mercato una presenza sempre più vasta di sistemi cosiddetti “chiusi” per la produzione di bevande, i quali sistemi, se vantaggiosi per i produttori, soprattutto quando questi sistemi godono di tutela brevettuale, rappresentano una ovvia limitazione della libertà di scelta dei consumatori in termini di acquisto delle capsule.

Oggetto e Riassunto dell’Invenzione

Scopo della presente invenzione è di realizzare un sistema per la produzione di bevande a partire da una capsula monouso, il quale sistema consenta di risolvere le problematiche sopra menzionate.

Secondo la presente invenzione viene fornito un sistema per la produzione di bevande a partire da una capsula monouso secondo quanto rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

Breve Descrizione dei Disegni

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra, in sezione longitudinale e con parti asportate per chiarezza, una preferita forma di attuazione del sistema per la preparazione di bevande della presente invenzione;

- la figura 2 illustra il sistema della figura 1 in un differente assetto operativo;

- la figura 3 illustra, in scala ingrandita, un particolare della figura 1; e

- la figure 4 illustra lo schema idraulico del sistema per la produzione di bevande della presente invenzione.

Descrizione Dettagliata di Preferite Forme di Realizzazione dell’Invenzione

La presente invenzione verrà ora descritta in dettaglio con riferimento alle Figure allegate per permettere a una persona esperta di realizzarla e utilizzarla. Varie modifiche alle forme di realizzazione descritte saranno immediatamente evidenti alle persone esperte ed i generici principi descritti possono essere applicati ad altre forme di realizzazione e applicazioni senza per questo uscire dall’ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto la presente invenzione non deve essere considerata limitata alle forme di realizzazione descritte e illustrate, ma le si deve accordare il più ampio ambito protettivo conforme ai principi e alle caratteristiche qui descritte e rivendicate.

Nella figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un sistema per la produzione di bevande comprendente un gruppo infusore 2 ed una capsula 3 monouso contenente una dose di materiale da infondere quale, ad esempio, polvere di caffè o tè.

La capsula 3 è una capsula di tipo noto formata da un contenitore 4 a bicchiere realizzato, normalmente tramite termoformatura, in materiale con elevato effetto barriera ad ossigeno ed umidità, tipicamente plastica e/o alluminio, e da un coperchio 5 saldato permanentemente ad una flangia 6 anulare esterna del contenitore 4 a bicchiere e costituito, normalmente, da un film barriera mono o multi-strato in plastica e/o alluminio.

Il gruppo infusore 2 è strutturato per realizzare un processo automatico di infusione, di per sé di tipo noto, ossia un processo di infusione che prevede l’iniezione di acqua calda in pressione ad una delle estremità della capsula 3, che è stata precedentemente chiusa a tenuta di fluido all’interno di una camera di infusione, e l’estrazione della bevanda attraverso l’estremità opposta della capsula 3.

A tale scopo, il gruppo infusore 2 comprende, come illustrato nelle figure 1 e 2, un gruppo di iniezione 7 ed un gruppo di estrazione 8, i quali sono montati su di un telaio 9 fisso, sono allineati lungo un asse 10 sostanzialmente orizzontale, e sono mobili uno rispetto all’altro per fare assumere al gruppo infusore 2 una configurazione aperta (figura 1), nella quale il gruppo di iniezione 7 ed il gruppo di estrazione 8 sono distanziati in modo da definire tra loro uno spazio per il caricamento di una capsula 3, ed una configurazione chiusa (figura 2), nella quale il gruppo di iniezione 7 ed il gruppo di estrazione 8 sono disposti l’uno contro l’altro e definiscono tra loro la summenzionata camera di infusione.

Il gruppo infusore 2 comprende, inoltre, un dispositivo di supporto 11 configurato sia per trattenere una capsula 3 nuova tra il gruppo di iniezione 7 ed il gruppo di estrazione 8 quando il gruppo infusore 2 è nella configurazione aperta, sia per determinare la fuoriuscita della capsula 3 esausta dalla camera di infusione e la sua successiva caduta quando il gruppo infusore 2 torna alla configurazione aperta al termine della preparazione ed estrazione della bevanda.

Secondo quanto illustrato nella figura 2, il dispositivo di supporto 11 è un dispositivo a pinza di tipo noto e comprende due ganasce 12 montate l’una affaccia all’altra, da bande opposte dell’asse 10, al di sotto di un elemento tubolare 13 fisso, il quale è sagomato per ricevere, e guidare verso il dispositivo di supporto 11, una capsula 3 orientata con un proprio asse longitudinale sostanzialmente parallelo all’asse 10 e con il coperchio 5 dalla parte del gruppo di estrazione 8.

Ciascuna ganascia 12 presenta una scanalatura 14 aperta verso l’elemento tubolare 13 e chiusa all’estremità opposta ed atta ad essere impegnata, in uso, dalla flangia 6 di una capsula 3 nuova per trattenere, insieme all’altra scanalatura 14, la capsula 3 tra il gruppo di iniezione 7 ed il gruppo di estrazione 8, con il coperchio 5 affacciato al gruppo di estrazione 7.

Le ganasce 12 sono montate sul telaio 9 per oscillare attorno a rispettivi perni e contro l’azione di rispettive molle, tra una normale posizione chiusa o di carico (figura 1), nella quale supportano la capsula 3, ed una posizione divaricata o di disimpegno (figura 2), nella quale le ganasce 12 sono allontanate l’una dall’altra dal gruppo di iniezione 7 e lasciano libera la capsula 3 di avanzare con quest’ultimo verso il gruppo di estrazione 8.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, il gruppo di estrazione 8 comprende un cilindro idraulico 15 comprendente, a sua volta, un corpo cilindro 16 fisso solidale al telaio 9 ed un pistone 17 montato in maniera assialmente scorrevole all’interno del corpo cilindro 16 per spostarsi, in uso e contro l’azione di mezzi elastici di richiamo (non illustrati), lungo l’asse 1010 tra una posizione arretrata (figure 1 e 2) ed una posizione estratta.

In particolare, il pistone 17 comprende un corpo di guida 18, il quale presenta una superficie laterale esterna accoppiata in modo scorrevole ad una superficie laterale interna del corpo cilindro 16, presenta una prima estremità assiale affacciata al gruppo di iniezione 7 ed una seconda estremità assiale affacciata ad un fondello del corpo cilindro 1616 e definente, con quest’ultimo, una camera 19 a volume variabile chiusa a tenuta di fluido da una guarnizione 20 e comunicante con un circuito idraulico 21, che verrà descritto in dettaglio nel seguito, per l’alimentazione ed il deflusso dell’acqua di azionamento del pistone 17.

Dalla parte affacciata al gruppo di iniezione 7, il pistone 17 presenta una porzione di testa, la quale sporge assialmente dalla corrispondente estremità del corpo cilindro 16 ed è costituita da una piastra 22 solidale al corpo di guida 18 e limitata frontalmente da una superficie piana 23 perpendicolare all’asse 10.

La piastra 22 è provvista, inoltre, sulla superficie piana 23, di una pluralità di rilievi 24 di forma generalmente tronco-piramidale o piramidale e di una pluralità di fori 25 passanti, i quali sono distribuiti tra i rilievi 24 e si estendono attraverso la piastra 22 per convogliare, in uso, la bevanda estratta dalla capsula 3, in un condotto di uscita 26 realizzato nel corpo cilindro 16 e comunicante, nel modo illustrato nel seguito, con il circuito idraulico 21.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, il gruppo di iniezione 7 comprende una coppa 27, la quale è coassiale all’asse 10, è disposta con la propria estremità aperta rivolta verso il gruppo di estrazione 8, ed è montata per traslare, sotto la spinta di un dispositivo attuatore 28 e lungo l’asse 10, tra una posizione arretrata inoperativa (figura 1), che corrisponde alla configurazione aperta del gruppo infusore 2, ed una posizione avanzata operativa (figure 2 e 3), nella quale è disposta in prossimità del gruppo di estrazione 8.

La coppa 27 comprende una parete di fondo 29, che si estende trasversalmente all’asse 10, ed una parete laterale 30, che si estende dalla parete di fondo 29 verso il gruppo di estrazione 8 e comprende una porzione distale 31 limitata da un bordo libero 32 giacente su di un piano perpendicolare all’asse 10.

Secondo la preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, la porzione distale 31 presenta una parte terminale assottigliata 33, ossia una parte a spessore ridotto, la quale è ottenuta tramite un ribassamento circonferenziale realizzato sulla superficie interna cilindrica della porzione distale 31 nella zona limitrofa al bordo libero 32. In differenti variante non illustrata, la parte terminale assottigliata 33 può essere ricavata tramite un ribassamento circonferenziale realizzato sulla superficie esterna cilindrica della porzione distale 31 oppure tramite una rastrematura della porzione distale 31.

La parte terminale assottigliata 33 può avere uno spessore uniforme oppure decrescente verso il bordo libero 32. Preferibilmente, in prossimità del bordo libero 32, lo spessore della parte terminale assottigliata 33 è uguale all’ampiezza radiale del bordo libero 32 ed è dell’ordine di 1 mm, convenientemente uguale o inferiore a 1 mm.

Secondo la preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, la porzione distale 31 è definita da un cannotto, il quale è collegato in modo smontabile, con l’interposizione di guarnizioni di tenuta, al resto della parete laterale 30 in modo da essere assialmente ed angolarmente fisso rispetto a quest’ultima.

Il fatto che la parete laterale 30 non sia realizzata in un unico pezzo, ma la porzione distale 31 sia un pezzo distinto, consente sia di realizzare la porzione distale 31 con un materiale differente dal resto della parete laterale 30, in particolare un materiale più idoneo alla funzione di tenuta esercitata dal bordo libero 32, sia di sostituire la porzione distale 31 nel caso in cui sia necessario, per esempio in caso di usura o rottura.

Secondo una variante non illustrata, la porzione distale 31 è realizzata in un unico pezzo con il resto della parete laterale 30.

La coppa 27 definisce al suo interno una cavità 34, al fondo della quale è disposto un dispositivo di perforazione 35 atto, in uso, a penetrare il fondo del contenitore 4 che forma la capsula 3 per realizzare delle aperture atte a consentire l’ingresso nella capsula 3 dell’acqua calda in pressione proveniente da un condotto di adduzione 36 che comunica, nel modo che verrà illustrato nel seguito, con il circuito idraulico 21.

La cavità 34 è atta, in uso, a ricevere assialmente una capsula 3, precedentemente caricata nel dispositivo di supporto 11, quando il dispositivo attuatore 28 sposta la coppa 27 dalla posizione arretrata verso la posizione avanzata. Durante questo spostamento la coppa 27 incamera progressivamente la capsula 3, disimpegnandola dal dispositivo di supporto 11 mediante la divaricazione delle ganasce 12, e la sposta verso il gruppo di estrazione 8 fino a portare il coperchio 5 della capsula 3 contro i rilievi 24 della piastra 22.

L’ultimo tratto di avanzamento della coppa 27 e, quindi, di inserimento della capsula 3 all’interno della coppa 27 consente al dispositivo di perforazione 35 di penetrare il fondo della capsula 3 e al bordo libero 32 di impegnare la flangia 6, la quale, nella posizione avanzata della coppa 27 (figura 2), risulta in appoggio, o sostanzialmente in appoggio, alla superficie piana 23 che circonda i rilievi 24.

Affinché avvenga quanto sopra descritto, la cavità 34 è conformata in modo tale da alloggiare la capsula 3 con relativa precisione in direzione assiale e trasversale. In particolare, la lunghezza della cavità 34, ossia la distanza assiale tra il bordo libero 32 ed il fondo della cavità 34, è scelta in modo da eccedere l’altezza del contenitore 4 della capsula 3, così da non comprimere assialmente la capsula 3 quando viene spinta contro la piastra 22, ma allo stesso tempo garantire l’interazione del fondo della capsula 3 con il dispositivo di perforazione 35.

In direzione trasversale, la larghezza della cavità 34, è scelta in modo che, quando la capsula è completamente inserita nel coppa 27, il meato tra capsula 3 e superficie laterale interna della cavità 34 sia il minore possibile.

Secondo quanto illustrato nella figura 3, il diametro della coppa 27, misurato in corrispondenza del bordo libero 32, è scelto in modo tale che, quando impegna la flangia 6, il bordo libero 32 venga a contatto con una corona anulare 37 periferica della flangia 6, ossia con la porzione anulare della flangia 6 che è disposta in prossimità di un bordo 38 esterno della flangia 6 stessa.

In particolare, secondo quanto illustrato nella figura 3, nel caso in cui, come normalmente accade nella maggior parte delle capsule in commercio, la flangia 6 è provvista di un elemento di tenuta 39 anulare disposto in prossimità, o in contiguità, della parete laterale del contenitore 4 (figura 3), la corona anulare 37 è una porzione anulare della flangia 6 disposta radialmente all’esterno dell’elemento di tenuta 39.

In questo caso, pertanto, non si verifica alcuna interazione tra il bordo libero 32 e l’elemento di tenuta 39, il quale, di conseguenza, non assolve alla funzione cui è destinato, ossia garantire la tenuta di fluido lungo la flangia 6 quando il gruppo infusore 2 è nella posizione chiusa. Preferibilmente, inoltre, la parte terminale assottigliata 33 presenta un’estensione assiale tale per cui, quando il bordo libero 32 comprime la flangia 6, l’elemento di tenuta 39 è contenuto all’interno della parte terminale assottigliata 33 senza essere sostanzialmente schiacciato dalla parte della porzione distale 31 avente uno spessore maggiore della parte terminale assottigliata 33.

In altre parole, quindi, la presenza della parte terminale assottigliata 33 fa sì che il bordo libero 32 impegni la flangia 6 su una zona anulare di ampiezza, misurata in direzione radiale, significativamente ridotta rispetto all’ampiezza totale della flangia 6 e, preferibilmente, libera da elementi di tenuta eventualmente portati dalla flangia 6 stessa.

Con riferimento alle figure 1 e 2, il dispositivo attuatore 28 atto a spostare la coppa 27 comprende un manovellismo 40 formato da una manovella 41, che è calettata su di un perno 42 girevole attorno ad un asse orizzontale perpendicolare all’asse 10, e da una coppia di bielle 43 parallele (di cui una sola è visibile nelle figure allegate), una cui estremità è incernierata all’estremità libera della manovella 41 e l’estremità opposta è incernierata alla parete di fondo 29 della coppa 27.

Il perno 42 è portato in rotazione attorno al proprio asse tramite un sistema di leve (non illustrato) che collega cinematicamente il perno 42 ad un coperchio 44 del gruppo infusore 2 in modo tale che lo spostamento del coperchio 44 da una posizione sollevata (figura 1) ad una posizione abbassata (figura 2) determini lo spostamento della coppa 27 dalla sua posizione arretrata alla sua posizione avanzata e, viceversa, lo spostamento del coperchio 38 dalla posizione abbassata (figura 2) alla posizione sollevata (figura 1) determini il ritorno della coppa 27 dalla posizione avanzata alla posizione arretrata.

Secondo forme di attuazione alternative (non illustrate), lo spostamento alternativo della coppa 27 può essere realizzato tramite un dispositivo attuatore differente da quello sopra descritto, purché adatto allo scopo.

Il funzionamento del sistema per la preparazione di bevande 1 verrà nel seguito descritto facendo riferimento alle figure 1 e 2 e, in particolar modo, alla figura 4 che illustra schematicamente il circuito idraulico 21.

Secondo quanto illustrato nella figura 4, il circuito idraulico 21 comprende una pompa 45 collegata, sul lato aspirazione, ad una sorgente di acqua fredda, nella fattispecie un serbatoio 46, tramite una linea fredda 47 comprendente un contatore volumetrico 48 ed un filtro 49.

Sul lato pressione, la pompa 45 è collegata ad un ingresso 50 di una elettrovalvola a tre 51 tramite una linea fredda 52, la quale si estende attraverso la camera 19 a volume variabile del cilindro idraulico 15.

L’elettrovalvola a tre vie 51 comprende, oltre all’ingresso 50, due uscite, di cui una prima uscita 53 è atta, quando è in comunicazione con l’ingresso 50, a collegare la linea fredda 52, ossia la camera 19 a volume variabile, con una linea fredda 54 che si estende dall’elettrovalvola a tre vie 51 all’ingresso di una caldaia a passaggio 55, mentre una seconda uscita 56 è atta, quando è in comunicazione con l’ingresso 50, a collegare la linea fredda 52, ossia la camera 19 a volume variabile, con una linea fredda 57 che si estende dall’elettrovalvola a tre vie 51 al serbatoio 46.

L’uscita della caldaia 55 è collegata al condotto di adduzione 36 del gruppo di iniezione 7 tramite una linea calda 58, la quale comprende, a monte del condotto di adduzione 36, una valvola unidirezionale 59 tarata per aprirsi quando la pressione a monte della valvola unidirezionale 59 raggiunge un determinato valore soglia. Preferibilmente il valore soglia è dell’ordine di 5 bar.

Il circuito idraulico 21 comprende, infine, una linea di uscita 60 che mette in comunicazione fluidica il condotto di uscita 26 nel gruppo di estrazione 8 con un ugello di erogazione 61 della bevanda.

Il ciclo di produzione di una bevanda ha inizio con il caricamento di una capsula 3 (figura 1) nel dispositivo di supporto 11, quando il coperchio 44 è sollevato e la coppa 27 è nella sua posizione arretrata.

L’abbassamento del coperchio 44 determina lo spostamento della coppa 27 fino alla sua posizione avanzata, nella quale il bordo libero 32 impegna la flangia 6 in corrispondenza della corona anulare 37 (figura 2).

A questo punto, a seguito di un comando esterno, una centralina elettronica di controllo (non illustrata) controlla l’elettrovalvola a tre vie 51 in modo tale da mettere in comunicazione l’ingresso 50 e l’uscita 53, ed attiva la pompa 45, la quale preleva l’acqua fredda dal serbatoio 46 e la trasferisce, a pressione incrementata, alla camera 19 a volume variabile attraverso la linea fredda 52 ed alla caldaia 55 attraverso l’elettrovalvola a tre vie 51 e la linea fredda 54.

Nella caldaia 55, l’acqua viene scaldata alla temperatura prestabilita e confluisce alla linea calda 58, fino alla valvola unidirezionale 59.

L’alimentazione di acqua fredda in pressione alla camera 19 a volume variabile determina lo spostamento del pistone 17 nella sua posizione estratta e la conseguente compressione della piastra 22 contro il bordo libero 32.

Così facendo, la flangia 6, disposta tra la piastra 22 e il bordo libero 32, viene sottoposta dal pistone 17 ad una forza assiale “attiva” di compressione tale da garantire la perfetta tenuta di fluido lungo la corona anulare 37 della flangia 6.

Quando la camera 19 a volume variabile ha raggiunto la massima espansione, la pressione a valle della valvola unidirezionale 59 sale fino a raggiungere la pressione di taratura con conseguente apertura della valvola unidirezionale 59 ed alimentazione dell’acqua calda in pressione al condotto di adduzione 36 e, quindi, alla capsula 3. L’incremento di pressione all’interno della coppa 27 e della capsula 3 determina lo spostamento e la rottura del coperchio 5 della capsula 3 contro i rilievi 24 consentendo così alla bevanda di defluire dalla capsula 3 e raggiungere, attraverso il condotto di uscita 26 e la linea di uscita 60, l’ugello di erogazione 61.

Al termine dell’erogazione, la centralina (non illustrata) comanda l’arresto della pompa 45 e controlla l’elettrovalvola a tre vie 51 in modo da mettere in comunicazione l’ingresso 50 con l’uscita 56. Il crollo della pressione nella linea fredda 52 dovuto all’arresto della pompa 45 determina l’arretramento del pistone 27 e il deflusso dell’acqua residua attraverso la linea fredda 57.

Quanto sopra esposto fa emergere i vantaggi del sistema di preparazione di preparazione di bevande 1 della presente invenzione rispetto ai sistemi noti e disponibili ad oggi sul mercato.

In particolare, i vantaggi sono riconducibili alla combinazione sinergica tra il cilindro idraulico 15, che movimenta il gruppo di estrazione 8, e la conformazione della coppa 27.

Infatti, il fatto che il bordo libero 32 della coppa 27 abbia uno spessore ed una dimensione diametrale tali da impegnare la flangia 6 solo lungo la stretta corona anulare 37 disposta in prossimità del bordo esterno della flangia 6 stessa e, preferibilmente, in posizione radialmente esterna ad un elemento di tenuta anulare portato dalla flangia 6 significa che l’efficacia della tenuta sulla flangia 6 prescinde totalmente dalla presenza, dalla forma e dalla dimensione dell’eventuale elemento di tenuta predisposto sulla flangia 6, essendo infatti tale efficacia garantita dalla forza assiale con cui il pistone 27 schiaccia la flangia 6 contro il bordo libero 32.

Ne deriva che il buon funzionamento del gruppo infusore 2 non è condizionato né dalla presenza, né dal tipo di elemento di tenuta 39 della capsula 3 e questo amplia notevolmente la scelta di capsule che un utente può acquistare fra quelle disponibili in commercio.

Inoltre, la ridotta area di contatto/tenuta realizzata dalla corona anulare 37, unitamente al fatto che il pistone 27 arretra immediatamente appena la pompa 45 viene fermata e la pressione nel circuito idraulico 21 crolla, fanno sì che si verifichi una immediata e repentina apertura della coppa 27 e, di conseguenza, un altrettanto repentino svuotamento dell’acqua residua nella coppa 27, senza la necessità di prevedere appositi condotti di drenaggio nella coppa 27 stessa.

Per quanto riguarda l’azionamento del pistone, è opportuno evidenziare che l’azionamento tramite acqua fredda consente di raggiungere un significativo vantaggio in termini di affidabilità del cilindro idraulico 15 e, quindi, di efficacia dell’accoppiamento a tenuta di fluido tra la flangia 6 e il bordo libero 32.

Infatti, l’utilizzo di acqua fredda per azionare il pistone 17 riduce significativamente, rispetto ad un azionamento con acqua calda, sia il deposito di calcare, sia lo stress termico cui il cilindro idraulico 15 è sottoposto.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per la preparazione di bevande (1) a partire da capsule monouso; il sistema comprende: una capsula (3) formata da un contenitore a bicchiere (4) provvisto di una flangia (6) anulare esterna e chiuso da un coperchio (5) saldato alla flangia (6); un gruppo infusore (2) comprendente un gruppo di iniezione (7) di acqua in pressione ed un gruppo di estrazione (8) della bevanda allineati lungo un asse (10) e mobili uno rispetto all’altro tra una configurazione aperta, nella quale definiscono tra loro uno spazio per il caricamento di una capsula (3), ed una configurazione chiusa, nella quale sono disposti l’uno contro l’altro e definiscono tra loro una camera di infusione per la capsula (3); il gruppo di iniezione (7) comprende una coppa (27), la quale è disposta con un proprio bordo libero (32) verso il gruppo di estrazione (8) ed è montata per traslare tra una posizione arretrata inoperativa ed una posizione avanzata operativa, nella quale, in uso, la coppa (27) alloggia una capsula (3) ed il suo bordo libero (32) impegna, o si trova in prossimità di, la flangia (6); caratterizzato dal fatto che il gruppo di estrazione (8) comprende un cilindro idraulico (15) comprendente un corpo cilindro (16) fisso ed un pistone (17), il quale è provvisto di una porzione di testa affacciata al gruppo di iniezione (7) ed è montato assialmente scorrevole nel corpo cilindro (16) tra una normale posizione arretrata ed una posizione estratta, nella quale, quando la coppa (27) è nella posizione avanzata, la porzione di testa comprime assialmente la flangia (6) contro il bordo libero (32) della coppa (27) in modo tale da realizzare un accoppiamento a tenuta di fluido tra la flangia (6) ed il bordo libero (32); e dal fatto che lo spessore, misurato in direzione radiale, e la dimensione diametrale del bordo libero (32) sono dimensionati in modo che il bordo libero (32) impegni la flangia (6) solo in corrispondenza di una zona anulare (37) disposta in prossimità di un bordo circonferenziale esterno (38) della flangia (6).
2. 2. Sistema per la preparazione di bevande (1) secondo la rivendicazione 1, in cui la capsula (3) è provvista di un elemento di tenuta (39) anulare associato alla flangia (6); la detta zona anulare (37) essendo disposta almeno parzialmente in posizione radialmente esterna al detto elemento di tenuta (39).
3. 3. Sistema per la preparazione di bevande (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la coppa (27) presenta una parte terminale a spessore assottigliato (33) limitata all’estremità dal detto bordo libero (32); detto spessore assottigliato essendo uniforme o decrescente verso il bordo libero (32).
4. 4. Sistema per la preparazione di bevande (1) secondo la rivendicazione 3, in cui la parte terminale a spessore assottigliato (33) è definita da un ribassamento circonferenziale realizzato su una superficie interna della coppa (27).
5. 5. Sistema per la preparazione di bevande (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui lo spessore del bordo libero (32), misurato in direzione radiale, è dell’ordine di 1 mm.
6. 6. Sistema per la preparazione di bevande (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la coppa (27) comprende una parete di fondo (29) trasversale all’asse (10) ed una parete laterale (30), la quale è coassiale all’asse (10) e comprende una porzione distale (31) limitata dal detto bordo libero (32) ed accoppiata in modo smontabile al resto della parete laterale (30).
7. 7. Sistema per la preparazione di bevande (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la porzione di testa del pistone (17) comprende una piastra (22), la quale è limitata, sul lato affacciato alla coppa (27), da una superficie piana (23) perpendicolare all’asse (10) ed è provvista di una pluralità di rilievi (24) sporgenti dalla superficie piana (23) ed atti a lacerare il coperchio (5) della capsula (3) quando il gruppo infusore (2) è nella configurazione chiusa e dell’acqua calda in pressione viene iniettata nella capsula (3).
8. 8. Sistema per la preparazione di bevande (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il cilindro idraulico (15) è azionato tramite acqua fredda.
9. 9. Sistema per la preparazione di bevande (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un circuito idraulico (21) presentante una sorgente di acqua fredda (46) ed una linea di alimentazione (47, 52, 54, 58) che collega la sorgente di acqua fredda (46) al gruppo di iniezione (7); detta linea di alimentazione (47, 52, 54, 58) comprende un primo tratto (47, 52, 54) che si estende, in successione e a partire dalla sorgente di acqua fredda, attraverso una pompa (45), il cilindro idraulico (15) del gruppo di estrazione (8), una caldaia (55) ed una valvola unidirezionale (59), ed un secondo tratto (58) che collega la valvola unidirezionale (59) al gruppo di iniezione (7); la valvola unidirezionale (59) essendo tarata per aprirsi quando, in uso, la pressione dell’acqua lungo il primo tratto (47, 52, 54), a valle della pompa (45), raggiunge un valore di pressione prestabilito.