DE19522917A1 - Förderung von genau dosierten Konzentraten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Förderung oder Überführung von Fluiden, wie Konzentraten oder anderen fließfähigen Produkten unterschiedlicher Art und unterschiedlicher Viskosität, in dosierten Mengen über längere Wege.

Dauerhaft genau dosierende Dosiereinrichtungen werden in verschiedenen Bereichen und für verschiedene Produkte benötigt, um diese in genau und langfristig vorherbestimmbaren Mengen aus einem Vorratsbehälter pulsweise abzuzapfen und einer Mischzone als quasi kontinuierlichen Massenstrom zuzuführen, in der das Produkt mit einer anderen Flüssigkeit gemischt und weitergeleitet oder abgegeben wird. Ein großer Einsatzbereich für solche Dosiereinrichtungen ist der von Getränkeautomaten.

Bisher wurden die Flüssigkeiten, mit denen die zu dosierenden Mengen an Produkten vermischt und weitergeleitet werden sollen, über Rohrleitungen oder offene Rinnen in den Bereich des Auslasses der Dosiereinrichtungen geleitet, um dort das dosierte Fluid aufzunehmen. Über ein Mischrinnen- oder Mischleitungssystem wurde die gemischte Flüssigkeit dem Auslaß zugeleitet. Bei derartigen Systemen können durch Produktreste an vielen Rändern und verteilt über relativ große Flächen erhebliche Risiken bezüglich der Hygiene entstehen. Um diesem Risiko zu entgehen, müssen die Systeme zeitaufwendig manuell gereinigt werden. Eine automatische Reinigung durch Spülen mit heißem Wasser ist in ihrer Intensität meist nicht ausreichend und oft nicht möglich, weil die benötigten Heißwassermengen zu groß sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen, die hygienischen Risiken bisheriger genau dosierender Systeme (Dosiersysteme) weitgehend zu vermeiden um die Möglichkeit zu eröffnen, mit relativ geringen Mengen an Reinigungsflüssigkeit das ganze System automatisch und intensiv genug reinigen zu können.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 oder 13 gelöst. Im Gegensatz zu den bisherigen Systemen wird mit der Erfindung das impulsweise mit hoher Frequenz dosierte Fluid (meist: Konzentrat) vom Ausgang der mit Axialstößen arbeitenden Dosiereinrichtung zur Mischzone eine längere Wegstrecke überführt, wo die Zugabe zu dem Mischpartner Wasser - die eigentliche Mischung - erfolgt. Das Wasser braucht also nicht mehr über offene Systeme zu den Dosiereinrichtungen geleitet, dort gemischt und von dort (zur Mischgetränk-Abgabe) zurückgeleitet werden (Anspruch 1). Da die Weiterleitung der dosierten Produkte über dünne biegsame Schläuche erfolgt (Anspruch 2), können die nach einem Dosiervorgang in den Schläuchen verbleibenden Produktmengen im Vergleich zur dosierten Menge sehr klein gehalten werden. Außerdem ist es ohne weiteres möglich, die dünnen Schläuche (zum Beispiel mit kaltem oder heißem Wasser) mit ausreichend hoher Strömungsgeschwindigkeit intensiv zu durchspülen. Dazu kann gesonderte Reinigungsflüssigkeit oder aber auch die Flüssigkeit verwendet werden, mit der das Produkt vermischt werden soll.

Da bei dieser Ausbildung offene Rinnen weitgehend vermieden werden, sind auch die Flächen, an denen eine hygienische Beeinträchtigung des Produktes im Mischsystem erfolgen kann, außerordentlich klein und auf die Mündungsstelle der dünnen Schläuche begrenzt. Auch diese Stellen lassen sich aber durch das Reinigungssystem zuverlässig und automatisch reinigen. Eine manuelle Säuberung der Anordnung ist nicht mehr oder nur in sehr großen Abständen erforderlich.

Außerdem ergibt sich mit der Erfindung überraschend eine vielfältige Gestaltungsmöglichkeit für genau dosierende Getränkeautomaten, die einerseits mehrere Zapfstellen (Ausgabestellen) und andererseits mehrere Dosiervorrichtungen haben können, die sogar miteinander beliebig kombinierbar sind. Unterschiedliche Mischgetränke - auch solche aus Mischungen unterschiedlicher Konzentrate - können an einer beliebigen Zahl von Abgabestellen (eines Getränkeautomaten) verfügbar gemacht werden.

Trotz der hygienischen Vorteile wird die dauerhaft genaue Dosierung durch die hohe Frequenz (größer als 10 Hz, insbesondere Netzfrequenz von 50 Hz oder 60 Hz) der Pumpstöße der Dosiereinrichtung beibehalten. Durch die geschlossenen Wege (Schläuche) zur Mischzone ergibt sich ein stärkerer Dämpfungseffekt, so daß das dosierte Konzentrat noch gleichmäßiger an der Mischzone ausfließt, als das im Stand der Technik möglich war.

Konkretisierungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Fig. 1 ist die Darstellung eines vereinfachten Beispiels eines Transportsystems gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt den unteren Bereich ("Auslaufbereich") einer Dosiervorrichtung im senkrechten Schnitt mit den Anschlüssen für den Abtransport der dosierten Mengen und für die Zuführung einer Spülflüssigkeit.

Fig. 3 ist eine ähnliche Ausführung wie Fig. 2, jedoch mit abgewandeltem Spülsystem und

Fig. 4 ist eine weiter abgewandelte Ausführungsform des Spülsystems, das zugleich als Druckverstärker eingesetzt werden kann.

Fig. 5 ist ein Adapter 50, der auf die Auslauf-Stutzen 2a, 3a des Dosiersystems gesteckt werden kann und der auf seinem anderen Ende die Schläuche oder Röhrchen des Transport-Systems aufnimmt.

Mit 1 ist in Fig. 1 das Sammel- und Auslaufteil der hier nicht gezeigten Dosiervorrichtung bezeichnet. Im oberen Bereich ist eine Sammelkammer 1a vorgesehen, von der im dargestellten Beispiel zwei Verbindungen 2 und 3 ausgehen, wobei die Verlängerung des Stutzens 2 als Auslaß für das dosierte Produkt und die Verlängerung des Stutzens 3 für den Schlauch-Anschluß eines Spülsystems dient.

Alternativ kann ein Gummi-Formteil 50 gemäß Fig. 5 hier verwendet werden. Es hat innenliegende Anschlußstutzen 4a, 5a.

An die Stutzen 2, 3 oder das Formteil 50 sind dünne, flexible Schläuche 4, 5 angeschlossen. Über eine Steckverbindung 6 ist ein Verteiler 11 angeschlossen, der zwei Auslaufstutzen 11a, 11b aufweist, auf die zwei Schläuche 14a, 14b aufgesteckt werden können. Diesen Schläuchen ist ein Umschaltventil, z. B. ein Schlauchklemmventil 12 mit Umschalteinrichtung 13 zugeordnet, so daß das über den Stutzen 2 auslaufenden Produkt wahlweise über die Leitung 14a oder die Leitung 14b oder über beide Leitungen zu Leitungen 15a bzw. 15b weitergeleitet werden kann. Die Leitungen 15 dienen zur Führung der Flüssigkeit, z. B. kaltes oder heißes Wasser, mit der das dosierte Produkt gemischt werden soll. Die Schläuche sind im Anschlußbereich über Steckverbindungen 16 leicht lösbar angeschlossen, wobei die Steckverbindungen neben einem Anschlußstutzen 18 ein Auslauf- Rückschlagventil aufweisen. Über die Steckverbindung 6 kann auch die Leitung 7 eines Spülsystems mit dem Schlauch 5 in Strömungsverbindung gebracht werden. Das Spülsystem kann einen Vorratstank 9 für kaltes oder heißes Spülmittel, insbesondere Wasser, aufweisen, das dem Tank über die Leitung 10 zugeführt wird und das gesteuert durch eine zentrale Steuereinrichtung durch die Pumpe 8 abgezogen und unter Druck über der Leitung 7 in den Stutzen 3 eingeleitet werden kann, so daß mit dem unter Druck stehenden Spülmittel die Sammelkammer 1a, der Produktauslauf 2 sowie die gesamten Schlauchverbindungen bis zum Anschluß an die Leitungen 15a bzw. 15b kurzzeitig und mit geringen Flüssigkeitsmengen zuverlässig und hygienisch einwandfrei gespült werden können. Der Steckanschluß wie die Schläuche 14 kann auch an einer Mischzone vorgesehen sein, in der ein Rührwerk arbeitet. Es könnte als Mischzone auch eine kurze offene Mischwanne vorgesehen sein. Im vorliegenden Fall münden die Leitungen 14 nahe dem Auslauf 15c des Mischgetränkes.

Die Länge der Schlauchverbindungen zwischen Dosiereinrichtung und den Leitungen 15 hängt von den jeweiligen Verhältnissen ab. Jedoch stehen die Länge dieser Verbindungen sowie die innere lichte Weite der dünnen Schläuche in einer vorbestimmten Beziehung zueinander, nämlich der, daß das in den Leitungen eingeschlossene Volumen klein gegenüber dem Volumen der bei einem Dosiervorgang abgegebenen Produktmenge ist. Die Länge der Leitungen kann zwischen 50 und 200 mm liegen, wobei die Schläuche typischerweise eine lichte Weite von 2 bis 2,5 mm aufweisen. Das Gesamtvolumen in den dünnen Schläuchen kann also deutlich kleiner als 1 cm² sein.

Die dünnen Schläuche können leicht aufsteckbar und festklemmbar sein, so daß sie jeweils bei Entleerung eines Produkt- Vorratsbehälters, der mit der Dosiervorrichtung verbunden wird, gegen neue Schläuche ausgetauscht werden können. Im dargestellten Beispiel, bei dem ein wirksames Spülsystem vorgesehen ist, sind die Schläuche für längeren Gebrauch montiert.

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab das Auslaufende einer Dosiervorrichtung. Man erkennt in dem Gehäuse der Dosiervorrichtung eine Dosier- oder Pumpkammer 21, die durch eine Membran 22 nach außen abgedichtet ist. Am Ausgang ist ein Rückschlagventil 23 montiert, das von dem Auslaufteil 1 der Dosiervorrichtung aufgenommen ist. Im oberen Bereich bildet das Auslaufteil eine Sammelkammer 1a, von der der Produkt- Auslaufstutzen 2 und der Spülstutzen 3 ausgehen. Der Spülstutzen 3 mündet in der Sammelkammer 1a, so daß eine über ihn unter Druck zugeführte Spülflüssigkeit zuverlässig und intensiv sämtliche Bereiche in Strömungsrichtung hinter der Pumpkammer der Dosiereinrichtung ausspülen wird, einschließlich des gesamten Schlauchleitungssystems.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist ein Vorratsbehälter 25 für das Produkt vorgesehen, an den über Schraubverbindung 26 die Dosiereinrichtung mit einer elektromagnetischer Betätigungseinrichtung (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Die Dosiervorrichtung 28 weist Einlaß- und Auslaß- Rückschlagventile 35, 34 auf, wie dies schon zuvor beschrieben wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist neben dem Produktauslaufstutzen 30 der Spülmitteleinlaßstutzen 31 vorgesehen. Er verläuft zentral durch das Auslaßventil 34 und mündet in der Pumpkammer 28a. Auch die Pumpkammer selbst kann so mit durchspült werden, wobei das Spülmittel dann über das Auslaßventil 34 und das Schlauchleitungssystem unter Reinigung dieses Systems abläuft.

Die Pumpe der Dosiervorrichtung wird über einen Magneten 27 und einen inneliegenden Anker zyklisch, und zwar viele Male für jeden Dosiervorgang, betätigt. Die Spülung kann von der gleichen zentralen Steuereinrichtung gesteuert werden, wie die elektromagnetische Betätigungseinrichtung. So ist es möglich, daß eine Spülung nach jedem Dosiervorgang oder nach jedem zehnten Vorgang oder in Abhängigkeit von einer Zeitsteuerung nach einer vorbestimmten Phase der Nichtbenutzung getätigt wird.

Das Leitungssystem mit dünnen flexiblen Schläuchen benutzt einen höheren Förderdruck, den die Dosiervorrichtung durch ihre besondere Anordnung und Ausbildung liefert. Bedarfsweise kann jedoch der Druck zusätzlich gesteigert werden, indem der zweite Stutzen des Auslaufgehäuses der Dosiervorrichtung zur Druckverstärkung herangezogen wird. Ein Beispiel hierfür zeigt

Fig. 4, in der das Auslaufgehäuse im Produktauslauf 43 eine Venturidüse 42 und in Fluchtung und im Abstand von dieser den Austritt 45 für einen Flüssigkeitsstrahl aufweist, der in die Düse gerichtet ist. Die Mündung 45 gehört zu dem zweiten Stutzen 44 des Auslaufgehäuses und kann an eine Quelle von unter Druck stehender Flüssigkeit, wie heißes oder kaltes Wasser, angeschlossen sein. Während die Zufuhr von Flüssigkeit über den Stutzen 44 zum Spülen nach einem Dosiervorgang erfolgt, wird für die Druckverstärkung die Flüssigkeit während des Dosiervorganges zugeführt. Durch die Anordnung wird der Druck und damit die Transportleistung erhöht. Gleichzeitig kann durch Verwendung einer heißen Flüssigkeit oder durch die Verwendung einer Zusatzflüssigkeit überhaupt die Viskosität des Produktes herabgesetzt und die Fließfähigkeit erhöht werden. Die Flüssigkeit des Druckverstärkers wird der fertigen Mischung mit zugeführt, ist also bei dem Mischungsverhältnis in Rechnung zu stellen.

Zum Spülen oder zum Druckverstärken können auch Dampf oder Gase, wie CO₂-Gas verwendet werden.

Das neue System ist nicht nur hygienischer, sonder ermöglicht auch den Einsatz in verbreiterten Anwendungsbereichen, also auch bei Produkten mit höherer Viskosität. Dabei kann der Druckverstärker in Abhängigkeit von dem zu dosierenden Produkt wahlweise eingesetzt werden. Selbstverständlich kann auch der Druckverstärker nach Beendigung des Dosiervorganges oder zu anderen Zeiten zur Spülung und Reinigung in der zuvor beschriebenen Weise eingesetzt werden.

Claims (14)

1. Anordnung für die Überführung oder den Transport von - in kleinen Mengen aus einer Pumpkammer (21, 28a), begrenzt von Einlaß- und Auslaßventil ("Dosiervorrichtung"; 28, 28a, 34, 35, 21) bei hoher Frequenz - pulsdosierten Fluiden, wie Konzentraten, bei der das Fluid zu der Mischzone (15c, 16, 17, 18) überführt wird, wo es mit seinem Mischpartner, wie kaltem oder warmen Wasser, gemischt wird, ohne daß der Mischpartner dem unmittelbaren oder nahen Ausgang (1, 1a, 2, 3) der das Fluid dauerhaft genau dosierenden Dosiervorrichtung oder dessen Auslaufstutzen (1, 2, 3; 50, 1a, 2a) zugeleitet wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1 bei der

• (a) dünne, biegsame Schläuche (4, 5, 14a, 14b) von einem Innendurchmesser und einer Länge entsprechend einem Schlauchinnenvolumen vorgesehen sind, das klein gegenüber der zu dosierenden Menge des Produktes ist, wobei jeder Schlauch über Verbindungs- und/oder Anschlußelemente (6, 11) einerseits an einem Auslaß (2, 3) einer Dosiereinrichtung und andererseits einer Mischzone anbringbar sind; oder
• (b) die Schläuche länger sind als dick, insbesondere eine Länge von mehr als 20 mal ihres Innendurchmessers haben.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• (a) daß der Auslaß der Dosiereinrichtung ein Adapterelement (1) ist, welches an einem Ende mit der Pumpkammer der Dosiereinrichtung verbunden ist und - in Strömungsrichtung hinter dem Auslaß-Rückschlagventil - eine Auslaßkammer (1a) bildet, von der ein Anschlußstutzen (2) für den Verbindungsschlauch (4) ausgeht der
• (b) daß von der Auslaßkammer (1a) Anschlußstutzen (2a, 2b) wegragen, an die ein Adapter (50) angeschlossen ist.

4. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteilerelement (11) mit wenigstens einem Einlaßstutzen und wenigstens zwei Auslaßstutzen (11a, 11b) zur lösbaren Verbindung mit Abschnitten der Verbindungsschläuche (14a, 14b) vorgesehen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den - den Auslaßstutzen des Verteilerelementes zugeordneten - Abschnitten der Verbindungsschläuche (14a, 14b) ein Umschalt- Ventil (12, 13), insbesondere eine umschaltbare Schlauchklemme, zugeordnet ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterelement (1) zwei von der Auslaßkammer (1a) ausgehende Anschlußstutzen (2, 3; 30, 31) für Verbindungsschläuche (4, 5) aufweist, von denen der erste für die dosierte Menge vorgesehen ist und der zweite über einen Verbindungsschlauch (5) und eine Steuereinrichtung (8) mit einer Quelle (9) für ein unter erhöhtem Druck stehendes Spülfluid, verbunden ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülfluid ein Reinigungsmittel, Heißdampf, Wasser mit Kohlendioxid, Wasser oder dergleichen Mischung ist, zum Spülen der Auslaßkammer (1a), des ersten Anschlußstutzens (2) und des daran angeschlossenen Verbindungsschlauches (4, 14a, 14b).

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, bei der der zweite Anschlußstutzen (31, 44) nahe oder in der Pumpkammer endet.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschlußstutzen (31)

• (a) durch die Auslaßkammer (1a) und durch das Auslaß- Rückschlagventil ragt und in der Pumpkammer mündet;
• (b) in der Auslaßkammer (41a) in Strömungsrichtung und in Fluchtung mit einem Venturi-Düsenabschnitt (42) am Eingang des ersten Auslaßstutzens (43) mündet und als Druckverstärker ausgebildet ist;
• (c) durch den Einlaß der Dosiervorrichtung geführt ist, um in der Pump- oder Auslaßkammer (1a, 41, 41a) zu enden.

10. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsschlauch im Bereich seines Anschlusses an ein Mischrohr (15a, 15b) ein Rückschlagventil aufweist.

11. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die Dosiervorrichtung besteht aus:
einer durchströmbaren Pumpkammer, einem Einlaß- und einem Auslaß-Rückschlagventil, einer steuerbaren Betätigungseinrichtung zur zyklischen Relativbewegung der beiden Ventile, und aus einer Misch- und Abgabeeinrichtung, welche ein Mischrohr, Mischzone mit Rührwerk oder einen Auslaufstutzen umfaßt, welche von heißem oder kaltem Wasser durchströmbar sind.

12. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der der Mischpartner nur der Mischzone zugeführt wird, insbesondere aber mehrere Mischzonen und/oder mehrere Dosiervorrichtungen vorgesehen sind.

13. Verfahren zum Spülen oder Mischen von viskosen Konzentraten, insbesondere zum Betreiben der Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

• (a) das dosierte Konzentrat über einen oder mehrere dünne, langgestreckte Schläuche (14, 14a, 14b) zu einer Mischzone (16, 17, 18) transportiert oder gefördert wird, um dort seinem Mischpartner zugeführt zu werden;
• (b) Spülmittel über einen dünnen Spülschlauch (5) nahe an die Dosiervorrichtung (1, 2, 3) geführt wird, um in zeitlich vorgegebenen Abständen die Konzentrat- Schläuche (14a, 14b) von ihrer Ausgangsstelle aus zu spülen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Schläuche flexible Schläuche (14a, 14b) oder feste oder biegbare dünne Rohrleitungen (11) sind.