Vorrichtung zum Mischen von jeweils zwei Flüssigkeiten

Abstract

 Bei einer Vorrichtung zum Mischen von jeweils zwei Flüssigkeiten in einem fest vorgegebenen Mischungsverhältnis, wobei eine der Flüssigkeiten, insbesondere die Flüssigkeit für den kleineren Mischungsanteil, in aufeinanderfolgenden Einzelportionen durch eine volumendosierende Einrichtung und die weitere Flüssigkeit über ein zeitlich gesteuertes Ausgabeventil durchflußmengengeregelt einem Mischbereich zugeführt wird, ist das zeitlich gesteuerte Ausgabeventil entsprechend der Betätigung der volumendosierenden Einrichtung getaktet ansteuerbar.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen von jeweils zwei Flüssigkeiten in einem fest vorgegebenen Mischungsverhältnis, wobei eine der Flüssigkeiten, insbesondere die Flüssigkeit für den kleineren Mischungsanteil, in aufeinanderfolgenden Einzelportionen durch eine volumendosierende Einrichtung und die weitere Flüssigkeit über ein zeitlich gesteuertes Ausgabeventil durchflußmengengeregelt einem Mischbereich zuführbar ist.

[0002] Eine derartige Vorrichtung ist bevorzugt geeignet, in Getränkeautomaten, mit denen karbonisiertes Wasser mit Getränkekonzentraten zu einem Erfrischungsgetränk vermischt werden, die Getränkekonzentrate aus der eine der beiden Flüssigkeiten mengenkontrolliert aus einem Vorratsbehälter und das karbonisierte Wasser als die weitere Flüssigkeit für den Mischvorgang zur Verfügung zu stellen.

[0003] Das durch derartige Getränkeautomaten erzielbare Mischungsverhältnis von Getränkekonzentrat zu karbonisiertem Wasser innerhalb des bereitzustellenden Erfrischungsgetränks soll möglichst so genau sein, daß das durch den Getränkeautomaten bereitstellbare Getränk möglichst den Standard erreicht, welchen die vergleichbaren, in Flaschen auf den Markt gebrachten Fertiggetränke aufweisen. Um die Genauigkeit des Mischungsverhältnisses herstellen zu können und damit die hohe Getränkequalität zu erreichen, ist es erforderlich, sowohl die Getränkekonzentrate als auch das karbonisierte Wasser mit entsprechend hoher Genauigkeit bezüglich des Volumens auszugeben.

[0004] Für den Einsatz in Getränkeautomaten sind zur Ausgabe von Getränkekonzentraten Dosierkammer-Ausgabeeinrichtungen bekannt geworden (DE-OS 25; 44 671, DE-OS 34 09 124, DE-OS 36 22 745). Mit Hilfe derartiger Dosierkammer-Ausgabeeinrichtungen, über welche relativ hochgenaue Einzelvolumina ausgebbar sind, kann das Getränkekonzentrat mit einer ausreichenden Genauigkeit ausgegeben werden.

[0005] Für die Bereitstellung vor karbonisiertem Wasser zum Mischen mit derart portionierten Getränkekonzentraten ist eine Vorrichtung bekannt geworden (DE-OS 34 30 953), bei welcher das in einem sogenannten Karbonisator unter erhöhtem Druck aufbereitete und bevorratete Wasser über einen Durchflußmengenregler durchflußmengenreguliert und zusätzlich durch ein zeitsteuerbares Ausgabeventil volumenkontrolliert ausgegeben wird.

[0006] Es ist auch möglich, die Getränkekonzentrate unter Verwendung von Kolbenpumpensystemen aus dem Vorratsbehälter dem Mischbereich zur Mischung und Bereitstellung von Getränken auszugehen. Kolbenpumpensysteme für diesen Zweck erfordern zwar gegenüber den bekannten Dosierkammer-Ausgabeeinrichtungen einen höheren antriebstechnischen Aufwand, sie geben aber die Möglichkeit, die Getränkekonzentrate in wesentlich kleineren Einzelmengen und in höherer Ausgabefrequenz zu dosieren, so daß Getränke in individueller, bestimmbarer Menge - praktisch fast stufenlos - gemischt werden können.

[0007] Die Maßnahmen zur Ausgabe der Getränkekonzentrate einerseits und des karbonisierten Wassers andererseits zum Zwecke der Bereitstellung für die Mischung eines Getränks sind entsprechend den jeweiligen Anforderungen und Gegebenheiten entsprechend gewählt und optimiert. Da diese Maßnahmen aber somit zwangsläufig unterschiedlich sind und eigentümliche Charakteristiken aufweisen, muß dafür Sorge getragen werden, daß durch diese unterschiedlichen Charakteristiken keine Nachteile für das erzielte Mischungsverhältnis des Fertiggetränks die Folge ist, und zwar unabhängig davon, welche Menge von Fertiggetränk in welcher Anzahl von Einzelschritten gemischt und bereitgestellt wird.

[0008] Im Hinblick auf diesen Sachverhalt ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche möglichst wenig aufwendig sicherstellt, daß das jeweilige Mischungsverhältnis von zwei zusammenzuführenden Flüssigkeiten, wobei die eine Flüssigkeit durch eine volumendosierte Einrichtung und die andere Flüssigkeit über ein zeitlich gesteuertes Ausgabeventil durchflußmengengeregelt zugeführt werden, unabhängig vom jeweils bereitgestellten Ausgabevolumen, möglichst gleichbleibend genau ist.

[0009] Eine Vorrichtung, die diesen Anforderungen genügt, ist erfindungsgemäß dadurch kennzeichnet, daß das zeitlich gesteurte Ausgabeventil, welches die Ausgabe der durchflußmengengeregelten Flüssigkeit steuert, entsprechend der Betätigung der volumendosierenden Einrichtung getaktet ansteuerbar ist.

[0010] Die entsprechend der Betätigung der volumendosierenden Einrichtung nach den Merkmalen der Erfindung durchgeführte Taktung des Ausgabeventils für die Zufuhr der durchflußgeregelten Flüssigkeit führt dazu, daß die beiden zusammenzumischenden Flüssigkeiten je kleinster, durch die volumendosierende Einrichtung bedingter Volumenmenge aufeinander abstimmbar sind, und daß bei einer Aneinanderreihung von Ausgabequanten zur praktisch kontinuierlichen Ausgabe und Mischung dieser beiden Flüssigkeiten das Mischungsverhältnis kontinuierlich genau beibehalten wird. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei durchflußmengengeregelter Ausgabe von Flüssigkeiten während des Öffnens und des Schließens des zeitlich gesteuerten Ausgabeventils gegenüber der fortlaufenden durchflußmengengeregelten Ausgabe unterschiedliche Bedingungen auftreten. Diese können einen Beitrag für eine Ungenauigkeit des gewünschten Mischungsverhältnisses ausmachen. Zwar erscheint es unvorteilhaft, diese Einflüsse durch Taktung des Ausgabeflusses zu vervielfältigen. Da aber diese Einflüsse bei jedem Einschalt- und Ausschaltvorgang als praktisch gleichartig wirkend darstellen, sind diese Einflüsse auch dann beherrschbar, wenn sie in einer Vielzahl auftreten. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird jedoch erreicht, daß diese an sich unregelmäßigen, aber beherrschbaren Einflüsse in einem festen Verhältnis zum ausgegebenen Gesamtvolumen stehen und sich somit gleichermaßen beherrschbar, unabhängig auf das jeweils ausgegebene Volumen auswirken.

[0011] Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die volumendosierende Einrichtung ein Kolbenpumpensystem, welches die eine Flüssigkeit, zB. bei Getränkeautomaten, das Getränkekonzentrat, in beliebig aneinanderreihbaren Kleinst-Einzelmengen auszugeben in der Lage ist. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, daß das getaktet zeitlich ansteuerbare Ausgabeventil vom Antriebsmechanismus für die volumendosierende Einrichtung betätigbar ist. Diese Betätigung kann auf rein mechanischem Wege erfolgen. Es ist aber auch möglich, in diesem Zusammenhang die Vorrichtung dahingehend auszugestalten, daß ein von dem Antriebsmechanismus für die volumendosierende Einrichtung beeinflußbarer Steuerkontakt einen das getaktet zeitlich ansteuerbare Ausgabeventil betätigbaren Elektromagneten ansteuert.

[0012] Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnungen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisiert:

Fig. 1

eine Anordnung in einem Getränkeautomaten mit einem Karbonisator zur Bereitstellung von karbonisiertem Wasser und einem Behälter mit einem Getränkekonzentrat zum Zwecke der Mischung zu einem Getränk,

Fig. 2

ein in ein Gehäuse eingesetztes Kolbenpumpensystem mit Exzenterantrieb in einer Seitenansicht zur Ausgabe des Getränkekonzentrats

Fig. 3

ein Exzenterantriebsystem für zwei nebeneinander angeordnete Kolbenpumpensysteme und zur Ansteuerung eines Ausgabeventils für das im Karbonisator bevorratete karbonisierte Wasser und

Fig. 4

und Fig. 5 Schaltungsanordnungen.

[0013] In der vereinfachten und größtenteils stilisierten Darstellung der Fig. 1 ist zu ersehen, daß in einem Gerätegehäuse 1 eines Getränkeautomaten ein Karbonisator 2 durch einen Isoliermantel 3 wärmeisoliert angeordnet ist. Über eine Zuführungsleitung 4 wird diesem Karbonisator 2 in bekannter Weise nach Bedarf Wasser von einer Wasserversorgung und über eine Zuleitung 5 CO₂ gasförmig zugeführt. Innerhalb dieses Karbonisators 2 wird das zugeführte Wasser mit dem zugeführten CO₂ zu karbonisiertem Wasser vermischt. Über Kühlschlangen 6, die zusammen mit einem Kompressor 7 einer Verflüssigerstrecke 8 und einer Drossel 9 eine Kompressor-Kältemaschine bildet, wird der Karbonisator gekühlt. Im unteren Bereich des Karbonisators 2 ist eine Auslaßöffnung 10 für das Karbonisatorwasser angeordnet. Entsprechend der Ansteuerung eines einen Durchflußmengenregler 11 nachgeschalteten elektromagnetischen Auslaßventils 12 wird dieses karbonisierte Wasser über einen Mischbereich, dem auch ein Getränkekonzentrat 13 zugeführt wird, zur Erzeugung und Bereitstellung eines Erfrischungsgetränks ausgegeben.

[0014] Das Getränkekonzentrat 13 wird in einem Behälter 14, welcher innerhalb eines Bevorratungsraums 15 des Gerätegehäuses 1 eingesetzt ist, bevorratet. Über ein Antriebssystem wird das Getränkekonzentrat 13 durch ein Ausgabesystem 16, welches fester Bestandteil des Behälters 14 ist, ausgegeben und dem karbonisierten Wasser zugemischt, so daß ein Erfrischungsgetränk bereitgestellt wird.

[0015] An der unteren Behälterwandung des Karbonisators 2 - im Bereich der Ausgangsleitung 10 für das karbonisierte Wasser - ist ein Wärmeleitelement 17 flächig angeflanscht und als Wandungsteile 18 und 19 des Bevorratungsraums 15 in den Bereich des Behälters 14 für das Getränkekonzentrat 13 zu dessen Kühlung geführt.

[0016] Anhand der Fig. 2 wird der Aufbau und die Wirkungsweise des Ausgabesystems 16 und in Verbindung mit der Fig. 3 das Antriebssystem erläutert. Das Ausgabesystem 16 ist ein Kolbenpumpensystem und besteht aus einem Gehäuse 23, welches im Ausgabebereich eines Getränkeautomaten in dessen Gehäuse 1 frontseitig einsteckbar gehaltert ist. Dazu weist das Gehäuse 23 eine Nut 24 auf, in die ein Ansatz 25 des Gerätegehäuses 1 hufeisenförmig eingreift. Innerhalb dieses Gehäuses 23 ist ein Förderkolben 26 axial zwischen Anschlagbegrenzungen verschieblich angeordnet. Durch diese Anschläge wird der Förderhub festgelegt, welcher das Fördervolumen für das auszugebende Getränkekonzentrat 13 je Arbeitszyklus bestimmt. Eine Zuflußöffnung 27 im Gehäuse 23, die sich hin zum lediglich angedeuteten Vorratsbehälter 14 erstreckt, und eine zentrale Durchführung 28 im Förderkolben 26 fluchten konzentrisch zueinander, so daß darin ein Schaft eines Steuerkolbens 29 axial verschieblich geführt werden kann. Die axiale Bewegung zwischen Steuerkolben 29 und Förderkolben 26 wird wiederum begrenzt durch Anschläge 36 bzw. 37. Angetrieben wird der Steuerkolben 29 über einen Hebel 30, der mit seinem einen Hebelende 31 gabelförmig in eine Nut 32 des Steuerkolbens 29 eingreift. Der Hebel 30 ist um eine ortsfest im Gerätgehäuse angeordnete Achse 33 gelagert und wird durch einen Exzenterantrieb 34, welcher vom zweiten Hebelarm 35 des Hebels 30 gabelförmig umgriffen wird, durch Drehung in Pfeilrichtung angetrieben. Dreht sich aus der in Fig. 1 dargestellten Lage der Exzenter 34 in Pfeilrichtung weiter, so wird über den Anschlagbereich 36 der Arbeitskolben 23 nach unten bewegt, so daß das Getränkekonzentrat 13 aus dem Vorratsbehälter 14 in das Kolbenpumpensystem 16 über dessen Zuflußöffnung 27 angesaugt wird. Bei weiterer Drehung des Exzenters 34 gelangt vorerst der obere Schaft des Steuerkolbens 29 in den Bereich der Zuflußöffnung 27 und verschließt diese. Bei weiterer Aufwärtsbewegung des Steuerkolbens 29 wirken die Anschlagbereiche 37 zwischen Steuerkolben 29 und Förderkolben 26 zusammen, so daß der Förderkolben 26 nunmehr mit dem Steuerkolben 29 nach oben bewegt wird. Dabei wird das ursprünglich angesaugte Getränkekonzentrat-Volumen über seitliche Kanäle 38 im Steuerkolben 29 zu einem zentralen Ausgabekanal 39 im Steuerkolben 29 gefördert. Aus diesem zentralen Ausgabekanal 39 gelangt das Getränkekonzentrat 13 nach außen in den Bereich, in dem es mit dem durch den Durchflußmengenregler 11 und das Ausgabeventil 12 mengenkontrolliert zugeführten karbonisierten Wasser zu einem Getränk vermischt wird. Es lassen sich beliebig viele Arbeitszyklen unmittelbar aneinanderreihen und zähltechnisch erfassen, so daß eine äußerst genaue Bestimmung und Zuordnung der Ausgabemenge der einzelnen Antriebszyklen als auch der Gesamtheit der Antriebszyklen durchführen läßt.

[0017] Das Antriebssystem zum Antrieb für zwei Kolbenpumpensysteme 16 bzw. 16', d.h. also zur Ausgabe von zwei Getränkekonzentraten, welche in jeweils eigenen Behältern innerhalb des Bevorratungsraums 15 des Gerätegehäuses 1 eingesetzt sind, wird anhand der durch die Fig. 2 vereinfachten und schematisierten Darstellung erläutert. Ein Elektromotor 40, und zwar ein Reversiv-Elektromotor steht, über ein Zahnradgetriebe 42 mit der Antriebswelle 43 in Antriebsverbindung. Durch entsprechende elektrische Beschaltung kann der Elektromotor 40 in beiden Drehrichtungen drehen und somit auch in beiden Drehrichtungen die Antriebswelle 43 antreiben. Diese Antriebswelle 43 ist drehbar durch zwei Hohlwellen 44 und 45 durchgeführt, die ihrerseits im Gerätegehäuse 1 drehbar gelagert sind und jeweils einen Exzenter 34 bzw. 34' tragen. Die Welle 43 trägt auf einem Flanschbereich 46 ein Schlingfederband 47, welches auf die Hohlwellen 44 und 45 jeweils übergreift. Dieses Schlingfederband 47 wirkt zwischen dem Flanschbereich 46 der Antriebswelle 43 und den beiden Hohlwellen 44 und 45 jeweils als eine Freilaufkupplung, wobei die Verbindung zwischen dem Flanschbereich 46 und einer der beiden Hohlwellen 44 bzw. 45 sowie die Abkupplung der jeweils anderen Hohlwelle vom Flanschbereich 46 abhängig ist vom Wicklungsinn der Schlingbandkupplung 47. Je nach Drehsinn des Reversiv-Elektromotors 40 wird somit entweder die Hohlwelle 44 mit dem Exzenter 34 und darüber der Antriebshebel 30 angetrieben, während die Hohlwelle 45 entkoppelt ist, oder es wird die Hohlwelle 45 mit ihrem Exzenter 34' angetrieben, während die Hohlwelle 44 entkoppelt ist. Über die elektronisch oder elektrisch steuerbare Drehrichtung des Reversiv-Elektromotors 40 ist also die Auswahl des anzutreibenden Kolbenpumpensystems zur wahlweisen Ausgabe eines der beiden bevorrateten Getränkekonzentrate durchführbar.

[0018] Auf der Hohlwelle 44 sind ebenso wie auf der Hohlwelle 45 zwei Steuernocken 48, 49 bzw. 50, 51 fest angeordnet. Diese Steuernocken wirken auf Schaltkontakt-Einrichtungen 52, 53 bzw. 54, 55. Die Steuernocken 48 und 50 wirken über ihre Schaltkontakteinrichtungen 52 bzw. 54 auf den Steuerstromkreis für den Reversiv-Elektromotor 40, so daß dieser jeweils nach einer Betriebsphase soweit weiterdreht, bis die jeweils angetriebene Hohlwelle 44 bzw. 45 mit ihrem Exzenter 34 bzw. 34' in eine definierte Ruhestellung zurückgeführt ist. Es ist somit sichergestellt, daß auf das jeweilige Kolbenpumpensystem 16 ganze Arbeitszyklen wirken.

[0019] Die Steuernocken 49 bzw. 51 wirken ansteuertechnisch über die ihnen zugeordneten Schaltkontakt-Einrichtungen 53 bzw. 55 auf das Elektromagnetsystem, das das Ausgabeventil 12 für das den Getränkekonzentraten zuzumischende karbonisierte Wasser betätigt. Im Karbonisator 2 ist das karbonisierte Wasser unter erhöhtem Druck und gekühlt bevorratet und wird beim Öffnen des Ausgabeventils - durchflußmengegeregelt durch den Durchflußmengenregler 11 - durch den Überdruck im Karbonisator 2 ausgegeben und dem Mischbereich zugeführt, und zwar gesteuert, ausgehend von den Steuernocken 49 bzw. 51, entsprechend den Arbeitszyklen der Kolbenpumpensysteme 16, getaktet.

[0020] Alternativ ist es auch möglich, die Steuernocken 49 bzw. 51 rein mechanisch auf das Ausgabeventil für das karbonisierte Wasser wirken zu lassen.

[0021] Die Figur 4 zeigt symbolisiert die Antriebsvorrichtung gemäß Figur 3 in Verbindung mit einem für die Einrichtung geeigneten Schaltplan. Dieser Schaltplan zeigt die Leitungsverbindungen von der Stromversorgung über die Schaltkontakte 52 und 54 zum Antriebsmotor 40 und über die Schaltkontakte 53 bzw. 55 zum Elektromagneten des Auslaßventils 12. Als Antriebsmotor 40 ist ein reversibel antreibbarer Synchronmotor mit in bekannterweise zwei Wicklungen und drei Anschlüssen, von denen ein mittlerer Anschluß an der einen Leitung der Stromversorgung anliegt und eine der beiden anderen Anschlüsse, die über einen Phasenverschiebe-Kondensator miteinander überbrückt sind, an die weitere Leitung der Stromversorgung wahlweise über die Schaltkontakte 52 und 54 angeschaltet werden kann. Wird nun beispielsweise der Schaltkontakt 54 zur Bereitung eines Getränks in Pfeirlichtung betätigt, so wird der diesem Schaltkontakt zugewandte Anschluß des Antriebsmotors 40 direkt und der gegenüberliegende Motoranschluß über den Kondensator angeschaltet und der Antriebsmotor 40 damit so angetrieben, daß über die Schlingbandkupplung 45 die Welle 43 mit den Nocken 50 und 51 sowie dem Exzenter 34' angetrieben wird. Sobald eine Betätigung in Pfeilrichtung auf diesen Schaltkontakt 54 nicht mehr ausgeübt wird, wird dieser Schaltkontakt 54 über den Nocken 50 solange in der Verstell-Lage gehalten, bis der Nocken 50 wieder seine Ausgangslage erreicht hat. Über den Schaltkontakt 55 wird - gesteuert durch den Nocken 51 - das Auslaßventil 12 für das karbonisierte Wasser pro Nockenumdrehung für einen durch die Nockenform bestimmten Zeitraum geöffnet. Der Antriebshebel für die Ausgabe des Getränkekonzentrats führt, angetrieben über den Exzenter 34', pro Umdrehung der Welle 43 gleichzeitig eine Antriebsbewegung zur Ausgabe einer entsprechenden Menge von Getränkekonzentrat aus.

[0022] Wird der Schaltkontakt 52 zur Bereitung eines anderen Getränks in Pfeilrichtung betätigt, so wird der Antriebsmotor 40 mit seinen äußeren Anchlüssen in umgekehrter Richtung an die Stromversorgungsspannung angelegt, so daß der Motor 40 nun in umgekehrter Richtung dreht und - wie bereits beschrieben - die gegenüberliegende Welle 43 antreibt.

[0023] Wird ein Gleichstrommotor 40' zum Einsatz gebracht, dann empfiehlt sich eine modifizierte Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5, da in diesem Fall der Stromfluß auch umgekehrt werden muß.

[0024] Statt dem einen Ventil 12 können auch zwei Ventile angeordnet sein, die den Getränkevarianten und separat den Kontaktschaltern 53, 55 zugeordnet sind.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Mischen von jeweils zwei Flüssigkeiten in einem fest vorgegebenen Mischungsverhältnis, wobei eine der Flüssigkeiten, insbesondere die Flüssigkeit für den kleineren Mischungsanteil, in aufeinander folgenden Einzelportionen durch eine volumendosierende Einrichtung und die weitere Flüssigkeit über ein zeitlich gesteuertes Ausgabeventil durchflußmengengeregelt einem Mischbereich zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das zeitlich gesteuerte Ausgabeventil (12), welches die Ausgabe der über einen Durchflußmengenregler (11) durchflußmengengeregelten Flüssigkeit steuert, entsprechend der Betätigung der volumendosierenden Einrichtung (16) getaktet ansteuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die volumendosierende Einrichtung (16) ein Kolbenpumpensystem ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das getaktet zeitlich ansteuerbare Ausgabeventil (12) vom Antriebsmechanismus (44 bzw. 45) für die volumendosierende Einrichtung (16) betätigbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das getaktet zeitlich ansteuerbare Ausgabeventil mechanisch vom Antriebsmechanismus für die volumendosierende Einrichtung betätigbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Antriebsmechanismus (44 bzw. 45) für die volumendosierende Einrichtung (16) über einen Steuernocken (29 bzw. 31) beeinflußbarer Steuerkontakt (33 bzw. 35) einen das getaktet zeitlich ansteuerbare Ausgabeventil (12) betätigenden Elektromagneten ansteuert.

Zeichnung