Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vorratsbehälter, insbesondere für Getränkeautomaten zum Bevorraten, Begasen und Kühlen von Wasser mit einer elektrisch betreibbaren Umwälzpumpe, und einer im Bodenbereich des Vorratsbehälters liegenden Austrittsöffnung zur bedarfsweisen Ableitung des Wassers.
Es ist eine Anordnung einer Umwälzpumpe in einem Karbonisator eines Getränkeautomaten bekannt geworden (DE-A-34 30 952), wobei in dem Karbonisator als Vorratsbehälter aus CO₂-Gas und Frischwasser gemischtes Sodawasser gekühlt und unter Druck stehend für die Entnahme über eine Abflußverbindung bevorratet wird. Dabei ist die Auslaßöffnung im zentralen Bereich des Bodens des Vorratsbehälters vorgesehen und die Umwälzpumpe unmittelbar über der Auslaßöffnung angeordnet. Als weitere Maßnahme ist vorgesehen, daß die Umwalzpumpe an einem Durchführungsstück für den Sodawasser-Auslauf aus dem Vorratsbehälter befestigt ist.
Eine derartige Anordnung wird im Zusammenhang mit Getränkeautomaten dazu verwendet, das gekühlte, mit CO₂-Gas angereicherte Wasser unter Druck stehend dazu zu bevorraten, um es bedarfsweise portioniert mit anderweitig zugeführten Getränkekonzentraten zu einem gebrauchsfähigen Getränk zu vermischen.
Um eine ausreichende Karbonisierung des Frischwassers im Vorratsbehälter zu gewährleisten, ist es erforderlich, die Karbonisierungsmaßnahmen im Vorratsbehälter unter erhöhtem Druck vorzunehmen und durch bekannte Maßnahmen zum Anreichern von Flüssigkeiten mit CO₂-Gas zu unterstützen. Dies kann über eine Umwälzpumpe realisiert werden, welche aus dem Kopfbereich des Vorratsbehälters CO₂-Gas ansaugt und in das Wasser einmischt. Üblicherweise werden derartige Vorratsbehälter auch im Bereich ihrer Wandungen so gekühlt, daß sich in diesem Bereich ein Eismantel ausbildet. Dieser Eismantel dient als Kältekapazität. Damit sich dieser Eismantel gleichmäßig an den Wandungen mit in etwa gleicher Dicke ausbildet, ist es zweckmäßig, wenn nicht sogar notwendig, das Wasser kreisförmig rotieren zu lassen. Auch diese Aufgabe übernehmen in bekannter Weise entsprechend ausgestaltete und angeordnete Umwälzpumpen.
Zur Begasung und Umwälzung des Wassers muß im Vorratsbehälter ein entsprechendes Aggregat angeordnet und befestigt werden und im Vorratsbehälter sind demgemäß entsprechende Befestigungsmittel vorzusehen. Im Nahbereich ist darüber hinaus auch eine Ausflußöffnung für die bedarfsweise Ausgabe des karbonisierten Wassers erforderlich. Um die Funktiontüchtigkeit einer derartigen Anordnung durch Vereisung der Austrittsöffnung nicht zu beeinträchtigen, wird bei der bekannten Anordnung diese Auslaßöffnung unterhalb des Pumpenaggregats angeordnet. Daneben ist es aber auch erforderlich, die Anschlußleitungen für den Motor-Antriebsstrom aus dem Vorratsbehälter herauszuführen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darauf gerichtet, einen Vorratsbehälter mit einer elektrisch betriebenen Umwälzpumpe dahingehend auszugestalten, daß der Herstellungsaufwand einer derartigen Anordnung möglichst reduziert wird und eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet ist.
Ein Vorratsbehälter mit einer elektrisch betätigbaren Umwälzpumpe, welche dieser Aufgabenstellung gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in das im Bodenbereich des Vorratsbehälters durch dessen Wandung in das Innere des Vorratsbehälters hindurchgeführte und an dieser Wandung abgedichtet befestigte Antriebsmotor-Gehäuse der Umwälzpumpe ein Durchflußkanal für das auszugebende Wasser integriert ist.
Durch die Integrierung des Durchflußkanals für das aus dem Vorratsbehälter auszugebende Wasser in das Antriebsmotor-Gehäuse der Umwälzpumpe wird einerseits erreicht, daß der Vereisungsgefahr dieses Durchflußkanals begegnet ist und andererseits wird eine weitere Öffnung im Vorratsbehälter eingespart. Die Vereisungsgefahr ist gesichert deswegen nicht mehr gegeben, da durch die in der Pumpe erzeugte, wenn auch geringe Wärme insbesondere durch Widerstandsverluste in der Pumpenerregerspule der Durchflußkanal genügend erwärmt wird. Das Gehäuse der Umwälzpumpe kann üblicherweise aus Kunststoff ausgeführt sein, so daß darin der Durchflußkanal spritztechnisch günstig erstellt werden kann. Der Vorratsbehälter ist, wenn er als Karbonisator in einem Getränkeautomat zur Bevorratung von mit CO₂-Gas angereichertem, gekühltem und unter Druck stehendem Wasser dient, aus Edelstahl gefertigt, damit die Voraussetzungen für Korrosionsbeständigkeit und Druckfestigkeit gegeben sind. Jeder Durchbruch durch dessen Wandungen ist herstellungstechnisch aufwendig. Außerdem ergibt sich ein weiteres Dichtungsproblem durch eine zusätzliche Durchführung durch die Wandung.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die aus Vorratsbehälter und der Umwälzpumpe bestehende Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Elektromagnetspule des Antriebsmotors der Umwälzpumpe asymmetrisch seitlich zu dessen über eine Welle mit dem Pumpenrad verbundenen Drehanker angeordnet ist und daß bezüglich der Drehanker-Pumpenrad-Welle gegenüber der Erregerspule und im Nahbereich der durch diese Welle bestimmten Achslinie der Durchflußkanal für das auszugebende Wasser im Antriebsmotor-Gehäuse verläuft.
Dabei ist es zweckmäßig, daß die Durchführungsöffnung in der bodenseitigen Wandung des Vorratsbehälters derart asymmetrisch im Vorratsbehälter angeordnet ist, daß die Drehanker-Pumpenrad-Welle im wesentlichen mit dem Zentrum des Vorratsbehälters fluchtend verläuft. Die asymmetrische Anordnung der Elektromagnetspule des Antriebsmotors zu dessen Antriebswelle und die bevorzugt vorgesehene Lage des Durchflußkanals durch das Antriebsmotor-Gehäuse führen zu einer sehr gedrängten, kompakten Bauweise der Umwälzpumpe, während die asymmetrische Lage der Durchführungsöffnung in der bodenseitigen Wandung des Vorratsbehälters dazu dient, die Umwälzpumpe so anzuordnen zu können, daß deren Antriebswelle im Zentrum des Vorratsbehälters liegt. Dies ist deshalb zweckmäßig, da die Umwälzpumpe dazu dient, innerhalb des Vorratsbehälters das bevorratete Wasser in einer kreisförmigen Bewegung zu halten. Damit soll erreicht werden, daß der sich durch die Kühlung in den Randbereichen ausbildende Eismantel bezüglich seiner nach innen gerichteten Wandung möglichst zylindrisch ausbildet. Neben der Funktion, das bevorratete Wasser in Drehung zu halten, dient die Umwälzpumpe auch dazu, aus dem Kopfbereich des Vorratsbehälters bevorratetes CO₂-Gas in das Wasser einzusaugen und einzumischen.
Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Antriebsmotorgehäuse mit Wandungen derart ausgebildet, daß ein nach unten gegen den Außenbereich des Vorratsbehälters offener Raum zur Aufnahme der Elektromagnetspule und dessen Anker von einem nach oben in das Innere des Vorratsbehälters offenen Raum zur Aufnahme des Drehankers durch eine Zwischenwandung getrennt ist. Damit ist durch die Wandung des Antriebsmotor-Gehäuses eine saubere stabile Trennung zwischen dem Inneren des Vorratsbehälters und dem Äußeren dieses Vorratsbehälters geschaffen. Lediglich der Ausflußkanal ist durch die Wandung des Antriebsmotor-Gehäuse hindurchgeführt. Nachdem der Raum für die Elektromagnetspule innerhalb des Antriebsmotor-Gehäuses nach außen offen ausgebildet ist, können in diesem offenen Bereich auch die elektrischen Zuführungskabel zu der Elektromagnetspule nach außen herausgeführt werden. Das durch die Elektromagnetspule erzeugte Magnetfeld durchdringt die Wandungen hin zum Drehanker, dessen Lagerraum hin zum Inneren des Vorratsbehälters geöffnet ist, so daß ohne weitere Dichtungsprobleme eine Verbindung zum Pumpenrad der Umwälzpumpe herstellbar ist.
Der nach außen an sich offene Raum des Antriebsmotor-Gehäuses zur Aufnahme der Elektromagnetspule ist nach deren Einbringung bevorzugt mit Gießharz vergossen.
Vom Durchflußkanal im Umwälzpumpengehäuse hin zum Rotorbereich ist bevorzugterweise eine Durchflußverbindung angeordnet. Diese Durchflußverbindung vom Durchflußkanal zum Rotorbereich dient zum einen dazu, daß innerhalb dieses Rotorbereichs keine Sacklochbereiche gebildet werden, in denen sich Gaseinschlüsse halten können, und führt darüber hinaus dazu, daß das Wasser durch diesen Rotorbereich auch zirkulieren kann, wodurch dort einer Übererwärmung vorgebeugt wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die aus Vorratsbehälter mit Umwälzpumpe gebildete Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmotor-Gehäuse anschließend an einem zur Innenanlage an die Vorratsbehälter-Wandung dienenden Anlageflansch zu einem durch die Vorratsbehälter-Wandung durchzuführenden Durchführungsstutzen ausgebildet ist, welche Aufnahmen für ein außen an der Vorratsbehälter-Wandung anliegendes Befestigungsteil aufweisen. Dabei ist bevorzugt das Befestigungsteil über einen Bajonettverschluß am Durchführungsstutzen befestigt. Es wird zweckmäßig sein, die Außenkonturen des Antriebsmotor-Gehäuses, dessen Flansch und dessen Durchführungsstutzen rotationssymmetrisch auszugestalten.
Zweckmäßigerweise mündet der Durchflußkanal durch das Antriebsmotor-Gehäuse ausgangsseitig in einen an die Antriebsmotor-Gehäusewandung anschließenden, konischen Stutzen, auf den ein Anschlußstück aufsetzbar ist. Durch das eingebrachte Gießharz kann dieses Anschlußstück fest mit dem konischen Stutzen haltbar verbunden werden.
Ein nach Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Der Vorratsbehälter gemäß Fig. 1 dient als sogenannter Karbonisator für Getränkeautomaten, durch den aus karbonisiertem Wasser, das durch den Karboriisator bereitgestellt wird, und Getränkekonzentraten Erfrischungsgetränke mischbar und bereitstellbar sind. Dem Vorratsbehälter 1 wird über eine Leitung 2 Wasser und über eine Leitung 3 CO₂-Gas zugeführt. Die Zuführung des Wassers und des CO₂-Gases erfolgt in bekannter Weise in Abhängigkeit des jeweiligen Bedarfs, wobei der Bedarf des Wassers durch einen Wasserstandssensor 4 erfaßbar ist, während sich die Gaszufuhr entsprechend dem auftretenden Innendruck im Vorratsbehälter 1 nachregelt. Über Kühlschlangen 5, die um den Vorratsbehälter 1 von außen her gelegt sind, wird dieser Vorratsbehälter 1 derart mit Kälte beaufschlagt, daß sich in den Wandungsbereichen des Vorratsbehälters ein Eismantel 6 ausbildet. Über einen Sensor 7 wird die Stärke dieses Eismantels 6 erfaßt und die Kühlung über die Kühlschlangen 5 wird von dessen Ausbildung abhängig gemacht. Dadurch, daß im Inneren des Vorratsbehälters das Gemisch bzw. die Lösung aus Wasser und CO₂-Gas flüssig ist und im seitlichen Wandungsbereich sich als Eismantel darstellt, ist der flüssige Anteil knapp unter 0o C zum Gefrierpunkt hin gekühlt. Durch ein rotierendes Pumpenrad 8 einer Umwälzpumpe 9 wird das flüssige Gemisch innerhalb des Vorratsbehälters in drehender Bewegung gehalten, so daß sich der Eismantel 6 zylinderförmig auch nach innen hin ausbildet. Die Umwälzpumpe ist mit seinem Antriebsmotor-Gehäuse deshalb im Vorratsbehälter 1 derart angeordnet, daß das Pumpenrad 8 mit seiner Achse in etwa konzentrisch zum rotationssymmetrisch durch die Wandungen des Vorratsbehälters gebildeten Vorratsraum liegt. Durch ein vom Pumpenrad ausgehendes, in den CO₂-Gasbereich reichendes Rohr 10 wird durch das Pumpenrad 8 dieses CO₂-Gas angesaugt und in die Flüssigkeit eingemischt. Die Umwälzpumpe, die zumindest in ihrem Befestigungsbereich rotationssymmetrisch ausgebildet ist, besitzt ein Durchführungsstück 11, welches durch die Wandung 12 des Vorratsbehälters 1 hindurchgeführt ist. Über einen Flansch 13 stützt sich die Umwälzpumpe an der Innenseite der Wandung 12 ab. Diese Wandung 12 ist im Durchführungsbereich im Ausführungsbeispiel nach außen etwas herausgezogen. Zwischen dem Flansch 13 des Antriebsmotor-Gehäuses 9 und der Wandung 12 des Vorratsbehälters 1 ist eine Ringdichtung 14 aus elastischem Material eingelegt. Bajonettverschlußartig ist auf den Durchführungsstutzen 11 des Antriebsmotor-Gehäuses 9 ein Befestigungsstück außerhalb der Wandung des Antriebsmotor-Gehäuses aufgebracht, so daß die Umwälzpumpe fest mit dem Vorratsbehälter 1 verbunden ist.
Die Ausgabe des karbonisierten Wassers erfolgt über eine Abflußleitung 16, welche zu einem Ausgabeventil führt, das in bekannter Weise ausgestaltet sein kann.
Die Umwälzpumpe ist etwas eingehender anhand der Figuren 2 bis 4 erläutert. In der Figur 3 ist gegenüber der Figur 1 die Richtung der Abflußleitung umgedreht.
Angetrieben wird das Umwälzpumpenrad 8 durch einen Elektromagnetmotor, welcher im wesentlichen gebildet ist durch eine Elektromagnetspule 17 und einen Rotor 18, bestehend aus einem Permanentmagneten. Über eine Hohlwelle 19 ist dieser Rotor 18 mit dem Pumpenrad 8 verbunden. Diese Hohlwelle 19 rotiert um eine Achse 20, die über elastische Zwischenstücke 21 senkrecht ausgerichtet gelagert ist und aus verschleißtechnischen und lagertechnischen Gründen bevorzugt und in bekannter Weise aus keramischem Werkstoff besteht. Wie den Figuren 3 und 4 zu entnehmen ist, ist die Elektromagnetspule 17 auf der einen Seite des Drehankers 18 angeordnet und die ferromagnetischen Pole 22 sind seitlich an den Bereich des Drehankers 18 herangeführt. Bezüglich der Achse des Drehankers 18 auf der der Elektromagnetspule 17 gegenüberliegenden Seite ist im Antriebsmotor-Gehäuse 9 der Umwälzpumpe ein Durchflußkanal 23 integriert. Dieser Durchflußkanal mündet einerseits durch eine Öffnung 24 in das Innere des Vorratsbehälters 1 und andererseits im Bereich eines Stutzens 25 hin zur Abflußleitung 16.
Der durch die Gehäusewandung 26 des Antriebsmotors gebildete Raum für den Drehanker ist im unteren Bereich gegenüber dem Durchflußkanal 23 geöffnet, so daß dieser Raum auch durch die im Vorratsbehälter 1 bevorratete Flüssigkeit gesichert, vollständig ausgefüllt wird und durch durchströmende Flüssigkeit auch gekühlt wird. Die Wandung 26 des Antriebsmotor-Gehäuses 9 der Umwälzpumpe ist derart gelegt, daß sie den Raum zur Aufnahme der Elektromagnetspule 17 und deren ferromagnetischen Polen 22 völlig von den Bereichen der Umwälzpumpe, die gegenüber dem Inneren des Vorratsbehälters 1 offen sind, abtrennt. Dieser Raum zur Aufnahme der Elektromagnetspule 17 ist vielmehr in den Außenbereich des Vorratsbehälters 1 offen. Von dieser offenen Seite ist die Elektromagnetspule 17 einsetzbar und die Anschlußleitungen 27 sind nach außen herausgeführt. Der um die Elektromagnetspule 17 verbleibende Raum kann durch Gießharz 28 vergossen sein. Durch dieses Gießharz wird auch ein Anschlußstück 29, welches auf den ausgangsseitigen konischen Stutzen 25 des Durchflußkanals 23 aufgesetzt ist, gehalten.