DE3013818C2

DE3013818C2 -

Info

Publication number: DE3013818C2
Application number: DE3013818A
Authority: DE
Inventors: Wade R. St. Charles Ill. Us Brown; Werner Detroit Mich. Us Mannhardt
Original assignee: Coca Cola Co
Current assignee: Coca Cola Co
Priority date: 1979-04-11
Filing date: 1980-04-10
Publication date: 1989-01-05
Also published as: JPS6350275B2; US4266726A; SE8002729L; ES8102538A1; NO801041L; ES490422A0; FR2453825A1; AU528843B2; AU5729580A; IT8048381A0; DE3013818A1; JPS5623492A; NL8002130A; IT1143137B; FI801120A; CA1107252A; GB2048826A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zapfeinrichtung nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Es ist wünschenswert, daß eine solche Zapfeinrichtung das Getränk rasch abgibt. Wenn das Getränk allerdings zu rasch gezapft wird, kann es aus dem Becher oder anderen Behäl ter, in den es geleitet wird, zurückspritzen; auch kann der Behälter überlaufen.

Bei einem Getränk, das durch Mischen von Sodawasser mit einem Konzentrat hergestellt wird, ist die Zapfgeschwin digkeit vor allem dadurch beschränkt, daß in Sodawasser gelöstes Kohlendioxid beim Zapfen freigesetzt wird und das eingeleitete Konzentrat das Getränk im Becher aufschäumen läßt. Bei übermäßigem Aufschäumen läuft der Becher über und bleibt nur zu einem kleinen Teil gefüllt, nachdem sich der Schaum aufgelöst hat. Nach dem Aufschäumen neigt das Getränk zum Schalwerden.

Das Aufschäumen wird vor allem bei großen Strömungsge schwindigkeiten in der Zapfeinrichtung zum Problem, weil Richtungs- oder Querschnittsänderungen im Strömungsweg des Sodawassers bei großer Geschwindigkeit größere Druckab fälle als bei kleinerer Strömungsgeschwindigkeit erzeugen. Je früher im Strömungsweg ein Druckabfall auftritt, desto mehr Zeit hat das Kohlendioxid, sich aus seiner Bindung an das Wasser zu lösen. Es ist daher von Vorteil, wenn der Druckabfall so kurz wie möglich unmittelbar vor dem Mischen des Sodawassers mit dem Konzentrat eintritt.

Bei einer bekannten Zapfeinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Gattung (US-PS 39 66 091) ist der rings um das Konzentratrohr angeordnete Ringraum durch mehrere an der Außenseite des Konzentratrohres angeordnete, achsparallele Rippen in eine entsprechende Anzahl ringseg mentförmiger Teilräume unterteilt, die miteinander durch radial außerhalb der Rippen verbleibende, verhältnismäßig schmale Zwischenräume miteinander verbunden sind. In diesen Ringraum mündet radial ein Kanal, durch den karbo nisiertes Wasser zugeführt wird. Aus den Teilräumen strömt das karbonisierte Wasser zwischen den Rippen hindurch nach unten in eine Diffusoröffnung, die radial nach außen hin durch ein äußeres Diffusorelement begrenzt ist. Dieses ist auf Absätze der Rippen aufgeschoben und durch diese in bezug auf das Konzentratrohr zentriert und hat eine sich in Strömungsrichtung des karbonisierten Wassers erweitern de Innenfläche. In den vom äußeren Diffusorelement be grenzten Raum greift ein inneres Diffusorelement ein, daß auf das Konzentratrohr, in dessen Längsrichtung einstell bar, aufgeschraubt ist und eine konische Außenfläche aufweist, deren Kegelwinkel kleiner als derjenige der konischen Innenfläche des äußeren Diffusorelements ist.

Bei dieser bekannten Zapfeinrichtung bilden die Zwischen räume zwischen den in das äußere Diffusorelement hineinra genden Absätzen der Rippen zwar einen Strömungsweg von im Vergleich zum genannten Ringraum vermindertem Gesamtquer schnitt. Dadurch soll verhindert werden, daß sich Toträume bilden, in denen sich Kohlensäuregas aus der Flüssigkeit abscheiden würde. Es ist jedoch nicht vorgesehen, daß sich in diesen Zwischenräumen die Strömungsgeschwindigkeit des Sodawassers wesentlich erhöht. Dementsprechend wird dem sich anschließenden Diffusor nicht die Aufgabe zugeschrie ben, die Strömungsgeschwindigkeit zu vermindern, sondern er soll - im Gegensatz zu einem Diffusor im Sinne der üb lichen strömungstechnischen Terminologie - mit seiner allmählich zunehmenden Querschnittsfläche bewirken, daß sich der Druck der kohlensäurehaltigen Flüssigkeit allmäh lich auf den Umgebungsdruck entspannt. Wenn die Strömungsge schwindigkeit am Eintritt in diesen sogenannten Diffusor nicht schon gering ist, läßt sie sich auf dem Weg zur Düse nicht mehr im wünschenswerten Maß verringern. Bei hoher Durchsatzleistung ist deshalb die Strömung des aus der Düse austretenden Mischgetränks noch zu unruhig, um übermäßige Schaumbildung und darauffolgendes rasches Schalwerden des Getränks in einem unter der Zapfeinrich tung angeordneten Becher od. dgl. zu vermeiden.

Entsprechendes gilt auch für eine andere bekannte Zapfein richtung (US-PS 32 89 948), bei der ein Ringraum zwischen einem zentralen Konzentratrohr und einem äußeren Gehäuse mantel einen hülsenförmigen Einsatz enthält, der mit einem an ihm ausgebildeten Außengewinde einen wendelförmigen Strömungsweg für kohlensäurehaltiges Wasser bildet. Das Wasser soll dadurch einer weiter unten angeordneten Düse in einem Wirbel zugeführt werden, durch den sich das Was ser mit dem Konzentrat am unteren Ende des zentralen Kon zentratrohrs gründlich vermischt und beim Austreten aus der Düse wenig schäumt, so daß es einen hohen Kohlensäure gehalt behält. Unterhalb des Außengewindes sind am hülsen förmigen Einsatz mehrere achsparallele Rippen ausgebildet, mit denen der Einsatz im Gehäusemittel zentriert gehalten ist. Unterhalb dieser Rippen endet der Einsatz mit einer kegelstumpfförmigen Verdickung, die das kohlensäurehaltige Wasser nach außen gegen die Innenwand eines Düsenmantels umlenkt. Dadurch soll die Durchmischung des Wassers mit dem Konzentrat verbessert werden, das aus dem unterhalb des Einsatzes endenden zentralen Konzentratrohr ausströmt. Innerhalb des Düsenmantels erweitert sich der Strömungs querschnitt für das kohlensäurehaltige Wasser in Höhe der unteren Stirnfläche des Einsatzes abrupt. In diesem Be reich vermindern sich Druck und Geschwindigkeit des Was sers entsprechend plötzlich mit der Folge, daß ein erheb licher Teil der bis dahin im Wasser gelöst gewesenen Koh lensäure frei wird und das Wasser stark zum Schäumen bringt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Zapfeinrichtung für Getränke aus einem Konzentrat und unter Gasdruck stehender, insbes. karbonisierter, Ver dünnungsflüssigkeit derart zu gestalten, daß sie an ihrem Auslaß eine stärker beruhigte Strömung entstehen läßt und dadurch ein großes Zapfvolumen je Zeiteinheit ohne über mäßige Schaumbildung ermöglicht.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

In der Wirbelkammer, die erfindungsgemäß radial innerhalb der äußeren Ringkammer zwischen dieser und dem Diffusor angeordnet ist, bildet sich eine im mehrfachen Umlauf ge führte Ringströmung mit großer Umfangsgeschwindigkeit und entsprechend vermindertem Druck der Flüssigkeit, ehe diese in die Längsrichtung des Konzentratrohrs umgelenkt wird und in den Diffusor gelangt. Dort wird dann im wesentli chen nur noch die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit herabgesetzt, die zuvor in der Ringströmung genügend Zeit zum Druckabbau gehabt hat. Dadurch wird vermieden, daß die Flüssigkeit sich im Bereich der Düse plötzlich entspannt und infolgedessen stark schäumt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Endansicht einer Ventilanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ventilanordnung gemäß Fig. 1, von der zur besseren Verdeutlichung der Erfindung einige Bauteile entfernt worden sind,

Fig. 3 den Längsschnitt 3-3 in Fig. 2, in dem einige Bauteile in Schrägansicht dargestellt sind, und

Fig. 4 den Teilschnitt 4-4 in Fig. 3 in größerem Maßstab.

In Fig. 3 ist ein Gehäuse 11 der Ventilanordnung dargestellt, in dem ein Sirup- oder Konzentratkanal 13 und, in ähnlicher Weise, ein Verdünnungsmittel- oder Sodawasserkanal 15 aus gebildet sind. Der Konzentratkanal 13 ist so ausgebildet, daß er einen Sirup, z. B. ein Getränkekonzentrat, aufnimmt und fortleitet, wogegen der Sodawasserkanal 15 ein Ver dünnungsmittel, beispielsweise Sodawasser, aufzunehmen und fortzuleiten vermag.

Die Konzentratströmung durch den Konzentratkanal 13 läßt sich mit einem Konzentratventil 17 wahlweise blockieren und durchlassen. Das Konzentratventil 17 ist ein Auf-Zu- Durchflußregler, beispielsweise ein elektromagnetisch be tätigtes Tellerventil. Das Konzentratventil 17 wird mit einem Elektromagneten 19 betätigt, der einen Anker 21 und eine Erregerspule 23 aufweist.

Die Sodawasserströmung durch den Sodawasserkanal 15 läßt sich mit einem Sodawasserventil 25 wahlweise blockieren und durchlassen. Das Sodawasserventil 25 ist ebenfalls ein Auf-Zu-Durchflußregler, beispielsweise ein Teller ventil. Das Sodawasserventil 25 wird mit einem Elektro magneten 27 betätigt, der einen Anker 29 und eine Erreger spule 31 aufweist.

Der Elektromagnet 19 hat eine Stütze oder Führung 33, der Elektromagnet 27 eine Führung 35. Die Führungen 33 und 35 sind am Gehäuse 11 befestigt und mit einem zweckdienlichen Dichtglied 37 bzw. 39 abgedichtet.

An der Oberseite der Elektromagnete 19 und 27 sind Rahmen 41 bzw. 43 angeordnet, die durch ein Halteband 45 mitein ander verbunden sind. Das Halteband 45 ist mit den Rahmen 41 und 43 und den Elektromagneten 19 und 27 durch zweck dienliche Befestigungsmittel, beispielsweise durch Siche rungsmuttern 47 und 49 verbunden.

Zur Aufrechterhaltung einer konstanten Konzentrat durchflußmenge im Konzentratkanal 13 dient ein Konzentrat durchflußregler 51. Wenngleich hierfür jeder zweckdien liche Durchflußregler einsetzbar ist, weist der Konzen tratdurchflußregler 51 einen Kolben 53 auf, der in einer Büchse 55 hin- und herbewegbar ist. Der Kolben 53 wird von einer Druckfeder 57 entsprechend Fig. 2 nach rechts vorgespannt. Die Konzentratdurchflußmenge ist mit einer Schraube 59 veränderbar, welche die Kraft der Druckfeder 57 auf den Kolben 53 einstellt.

Nachdem die gewünschte Konzentratdurchflußmenge eingestellt worden ist, wird der Kolben 53 von durch einen Einlaß 61 hindurchströmendem Konzentrat mit einer vorbestimmten Kraft nach links getrieben. Wenn der Druck des Konzen trates zunimmt, ist die Kraft auf den Kolben 53 größer und der Kolben 53 bewegt sich folglich gegen die Kraft der Druckfeder 57 entsprechend Fig. 2 nach links. Dies dient zur Verkleinerung eines Auslasses 63 für Konzentrat. Wenn dagegen der Druck des Konzentrates abnimmt, wird der Kolben 53 durch die Druckfeder 57 entsprechend Fig. 2 nach rechts gedrängt. Dadurch wird der Konzentratauslaß 63 vergrößert. Auf diese Weise werden Druckänderungen ausgeglichen, um einen zumindest annähernd konstanten Konzentratdurchfluß zu schaffen.

Ein ähnlicher Aufbau ist für einen Sodawasserdurchfluß regler 65 vorgesehen, bei dem ein Kolben 67 sich in einer Büchse 69 hin- und herbewegt. Die Kraft, mit der eine Druckfeder 71 auf den Kolben 67 wirkt, und folglich die Sodawasserdurchflußmenge werden mit einer Schraube 73 re guliert. Druckänderungen in dem durch einen Einlaß 75 einströmenden Sodawasser verändern die Größe eines Soda wasser-Auslasses 77. Für die nötige Abdichtung an den Durchflußreglern 51 und 65 sorgen zweckdienliche O-Ringe 79.

Gemäß Fig. 2 und 3 ist eine Haltevorrichtung 81 vorgesehen.

Damit verhältnismäßig große Durchflußmengen angewandt wer den können, ist der Sodawasserströmungsweg durch den Durch flußregler 65, das Sodawasserventil 25 und den Sodawasser kanal 15 so groß wie möglich und mit möglichst wenigen Richtungsänderungen ausgebildet. Das an einem Auslaß 83 des Sodawasserkanals 15 austretende Sodawasser weist so mit fast vollständig den am Sodawasser-Einlaß 75 herrschenden Druck auf. Damit dieser Druck für den Ausschenkvorgang beseitigt werden kann, ist im Gehäuse 11 ein Druckmindersystem ausgebildet. Zu ihm gehört eine im wesentlichen kreisringförmige äußere Ring kammer 85, von der im Abstand nach innen eine im wesentlichen kreisringförmige Wirbelkammer 87 ausgebildet ist, die in unmittelbarer Nähe eines Konzentratrohres 89 angeordnet ist, welches Konzentrat aus dem Konzentratkanal 13 auf zunehmen vermag. Die Ringkammer 85 und die Wirbelkammer 87 sind durch einen Abschnitt 91 des Gehäuses 11 voneinander getrennt.

Gemäß Fig. 4 ist die Ringkammer 85 mit der Wirbelkammer 87 durch Öffnungen 93 verbunden. Diese nachfolgend als Wirbel öffnungen 93 bezeichneten Öffnungen. die in die Wirbel kammer 87 münden, leiten das Sodawasser der Wirbelkammer 87 zu, in welcher der Druck stark herabgesetzt wird, womit ein Ansteigen der Geschwindigkeit des Sodawassers verbunden ist. In der Wirbelkammer 87 wird das Sodawasser zu einer Wirbelströmung gezwungen, die durch die dargestellte An ordnung der Wirbelöffnungen 93 noch begünstigt wird. Die dargestellte bevorzugte Ausführungsform weist drei Wirbel öffnungen 93 auf. Die Anzahl solcher Wirbelöffnungen 93 ist jedoch veränderbar.

Gemäß Fig. 2 sind die Elektromagnete 19 und 27 etwas gegen einander versetzt. Somit ist der Sodawasserkanal 15 in die Ringkammer 85 mit einer kleinen Versetzung gegenüber einer Durchmesserlinie eingeführt. In der Strömungs richtung des Sodawassers sind die Abmessungen der Ring kammer 85 hinter jeder Wirbelöffnung 93 verkleinert, damit durch jede Wirbelöffnung 93 eine zumindest annähernd gleiche Sodawassermenge hindurchtritt. Eine Stufe 95 ver kleinert die Abmessungen der Ringkammer 85 um ein Drittel, so daß ein Abschnitt 97 der Ringkammer 85 mit zwei Drittel der Abmessungen der Ringkammer 85 am Sodawasserauslaß 83 entsteht. In ähnlicher Weise sind durch eine Stufe 99 die Abmessungen eines Abschnittes 101 der Ringkammer 85 auf ein Drittel ihrer Abmessungen am Auslaß 83 verkleinert.

Aus der Wirbelkammer 87 wird das Sodawasser mit einer er höhten Geschwindigkeit und einer beträchtlichen aufgezwungenen Wirbelströmung durch eine Diffusoröffnung 103 fortgeleitet. Die Diffusoröffnung 103 wird von einem Zwischenraum zwischen einem Diffusorelement 105 und dem Konzentrat rohr 89 gebildet. Das Diffusorelement 105 weist einen kegelstumpfförmigen Innenraum auf, der von einer Fläche 107 begrenzt wird. Das durch die Diffusoröffnung 103 hin durchgeleitete Sodawaser durchströmt somit den sich ver größernden Zwischenraum zwischen der Fläche 107 des Dif fusorelementes 105 und der Außenfläche 109 des Konzentrat rohres 89. Wenn das Sodawasser diesen sich vergrößernden Querschnitt durchströmt, wird seine Strömungsgeschwindigkeit herabgesetzt. In demselben Querschnitt bzw. Raum sind eine oder mehrere Rippen 111 angeordnet, die sich entlang dem Kon zentratrohr 89 erstrecken und nach außen zur kegelstumpf förmigen Fläche 107 des Diffusorelementes 105 hin ragen. Gemäß Fig. 4 weist die dargestellte bevorzugte Ausführungs form fünf Rippen 111 auf. Die Anzahl solcher Rippen ist jedoch veränderbar. Die Rippen 111 dienen zum Verringern des Wirbels im aus der Wirbelkammer 87 heranströmenden Sodawasser.

Außerhalb des großen Endes des kegelstumpfförmigen Innen raumes im Diffusorelement 105 ist am Konzentratrohr 89 eine wegragenden Schulter 113 ausgebildet. Der obere Ab schnitt 115 der Schulter 113 ist so gestaltet, daß er den Sodawasserstrom behindert und den Raum zwischen der Fläche 107 des Diffusorelementes 105 und der Außenfläche 109 des Konzentratrohres 89 sich mit dem Sodawasser füllen läßt. Der untere Abschnitt 117 der Schulter 113 ist so ge staltet, daß er die Strömungsgeschwindigkeit des Soda wassers auf einen gewünschten Wert herabsetzt, bevor das Sodawasser in eine Düse 119 einströmt.

An dem dem Konzentratkanal 13 abgewandten stromabwärtigen Ende des Konzen tratrohres 89 ist ein Abgabekopf 121 angeordnet. Der Abgabe kopf 121 weist Abgabeöffnungen 123 auf, die das Konzentrat zum Mischen mit dem Sodawasser in die Düse 119 einspritzen. Das Gemisch aus Konzentrat und Sodawasser wird dann in einen unter der Düse 119 angeordneten Becher oder Behälter abgegeben.

Am Gehäuse 11 ist eine Betätigungshandhabe 125 mit einer Schraube 127 befestigt, die auch den Sodawasserkanal 15 verschließt. Im Betrieb wird die Betätigungshandhabe 125 geschwenkt, um die Elektromagnete 19 und 27 zu erregen. Die Elektromagnete 19 und 27 bleiben während einer geeig neten Zeitspanne erregt, damit zum Füllen des Bechers oder Behälters die richtigen Mengen Konzentrat und Soda wasser strömen können.

Claims

1. Zapfeinrichtung für Getränke aus einem Konzentrat und einer unter Gasdruck stehenden Flüssigkeit, in der ein Gas, insbes. Kohlensäure, gelöst ist, mit

- einem zentralen Konzentratrohr (89), das über ein erstes Ventil (17) mit Konzentrat gespeist wird,
- einem Ringraum (85, 87), der rings um das Konzentratrohr (89) angeordnet ist und über ein zweites Ventil (25) mit Flüssigkeit gespeist wird,
- einem Diffusorelement (105), das an den Ringraum an schließend ebenfalls rings um das Konzentratrohr (89) an geordnet ist,
- mindestens einer Rippe (111), die in Längsrichtung des Konzentratrohrs (89) im Strömungsweg der Flüssigkeit angeordnet ist, und
- einer Düse (119), in die das Konzentratrohr (89) und das Diffusorelement (105) münden,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Ringraum in eine äußere Ringkammer (85) und eine Wirbelkammer (87) unterteilt ist,
- die Ringkammer (85) durch einen Kanal (15), der gegen einen Radius der Ringkammer (85) versetzt in diese mündet, an das zweite Ventil (25) angeschlossen ist,
- die Wirbelkammer (87) radial innerhalb der Ringkammer (85) angeordnet und mit dieser durch mindestens eine Öffnung (93) in einem zwischen den beiden Kammern (85, 87) angeordneten ringförmigen Gehäuseabschnitt (91) verbunden ist, so daß die Flüssigkeit die Wirbelkammer (87) in mehr fachem Umlauf durchströmt, und
- die Rippe (111) anschließend an die Wirbelkammer (87) angeordnet ist.

2. Zapfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- der ringförmige Gehäuseabschnitt (91) mehrere Öffnungen (93) aufweist, die in Abständen rings um die Wirbelkammer (87) angeordnet sind, und
- der Strömungsquerschnitt der äußeren Ringkammer (85) hinter jeder Öffnung (93) derart verkleinert ist, daß durch alle Öffnungen (93) ungefähr gleiche Mengen Flüs sigkeit hindurchtreten.

3. Zapfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Rippe (111) sich über das Diffusorelement (105) hinaus bis zu einer radial vorspringenden Schulter (113) erstreckt, die stromabwärts vom Diffusorelement (105) rings um die Mündung des Konzentratrohrs (89) in die Düse (119) an geordnet ist.