ES2255264T3 - Dispositivo para mezclar al menos dos medios fluidos. - Google Patents
Dispositivo para mezclar al menos dos medios fluidos.Info
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Abstract
La invención se refiere a un dispositivo (1) que consta de una carcasa (2). Un primer canal de conducción (3) y un segundo canal de conducción (6) se extienden a través de la carcasa, dicho segundo canal descarga dentro del primer canal de conducción (3). Además el primer canal de conducción (3) al menos está provisto de un canal bypass. Además está provisto con un dispositivo de regulación correspondiente para regular la relación de mezcla de los fluidos del primer canal de conducción (3) y del segundo canal de conducción (6). La cantidad de medio fluido a través del canal bypass (15) se regula preferiblemente para que el efecto de torbellino en el segundo canal de conducción (6) se controle. El dispositivo es en particular útil para mezcla agua y zumo de fruta concentrado, a la vez que cumplen unas estrictas normas de higiene.
Description
Dispositivo para mezclar al menos dos medios
fluidos.
La invención se refiere a un dispositivo para
mezclar dos medios fluidos, especialmente para mezclar agua y
concentrado de bebidas o similares, con un primer canal de paso que
atraviesa una carcasa desde una entrada a una salida, y al menos un
segundo canal de paso que desemboca en el primer canal de paso,
fluyendo en el primer canal de paso un primer medio, especialmente
fluido, y en el segundo canal de paso, un segundo medio,
especialmente fluido.
Los dispositivos de mezcla del tipo mencionado
anteriormente se emplean especialmente para mezclar bebidas,
añadiendo al fluido base agua, poco antes de servir la bebida, un
concentrado, por ejemplo, un concentrado de zumo de frutas en una
proporción de mezcla determinada. El agua puede tratarse
anteriormente, enriquecerse, por ejemplo, con minerales o ácido
carbónico, y enfriarse o extraerse directamente de la tubería de
agua, alimentándose el dispositivo para la mezcla con una presión de
agua normal de aproximadamente 1,5 a 2 bar.
A modo de ejemplo, el documento US 3.357.598
describe un dispositivo para mezclar dos medios fluidos según el
preámbulo de la reivindicación 1, en el que, para la producción de
bebidas mezcladas a partir de fluido concentrado y agua, se hace
fluir agua a través de un dispositivo de mezcla a modo de un tubo
Venturi con agua y se aspira un concentrado desde un orificio que
desemboca en la corriente principal en ángulo recto. Mediante la
aspiración del concentrado y mediante la mezcla conseguida por ello
de los dos medios fluidos se obtiene una mezcla de
concentrado-agua en la salida del dispositivo.
En el caso de los dispositivos de mezcla
convencionales las proporciones de mezcla se regulan la mayoría de
las veces mediante superficies con diferente sección transversal de
los canales, es decir, el dispositivo de mezcla debe intercambiarse
para la preparación de otra proporción de mezcla. Esto es muy
laborioso dado que para la emisión de bebidas se plantean
importantes requisitos de higiene.
Además, en los dispositivos de mezcla conocidos
aparece el problema de que el tamaño mínimo de sección transversal
del canal para el concentrado es limitado cuando debe mezclarse zumo
de fruta concentrado con pulpa de fruta. Dado que los pequeños
trozos de pulpa de fruta deben pasar a través de la sección
transversal, para no taponarla, la sección transversal debe tener
un tamaño mínimo determinado. Sin embargo, esto lleva a que en los
dispositivos de mezcla convencionales no pueda facilitarse un zumo
de fruta de este tipo con una concentración reducida.
Otro problema en los dispositivos de mezcla
conocidos consiste en que los concentrados pueden tener una
viscosidad o una consistencia diferente, que se ve influenciada
especialmente también por la temperatura ambiental diferente, de
manera que en diferentes condiciones se obtienen diferentes
relaciones de mezcla. En los dispositivos de mezcla conocidos no
hay ninguna posibilidad de regular de manera sencilla y económica la
proporción de mezcla.
Por tanto, la invención se basa en el objetivo de
mejorar un dispositivo del tipo mencionado al principio de tal
manera que la proporción de mezcla entre dos medios fluidos,
especialmente entre agua y un concentrado de bebidas, pueda
ajustarse de manera sencilla, debiendo ser posible
independientemente de la composición del concentrado, es decir, con
pequeños o grandes porcentajes de cuerpos sólidos, con alta o baja
viscosidad y similar. Además, el dispositivo de mezcla debe
diseñarse de manera que favorezca el flujo y poder fabricarse de
manera económica y garantizar un funcionamiento seguro también en el
funcionamiento intermitente.
Este objetivo se soluciona porque están previstos
al menos un canal de derivación hacia el primer canal de paso y un
dispositivo para ajustar el caudal del primer y/o segundo fluido. De
esta manera puede ajustarse de manera sencilla una proporción de
mezcla deseada para los dos fluidos independientemente de la
viscosidad o del problema de que el concentrado contenga trozos de
frutas. Especialmente el segundo canal de paso, que desemboca en el
primer canal de paso, puede presentar una sección transversal
relativamente grande, de manera que los porcentajes de cuerpos
sólidos del concentrado de bebida puedan fluir sin obstáculos a
través de la sección transversal dado que la proporción de mezcla
depende solamente de manera limitada de la sección transversal del
segundo canal de paso. Para regular la proporción de mezcla, el
dispositivo de mezcla no necesita reemplazarse, de manera que en
caso de una modificación de la proporción de mezcla tampoco se
producen problemas higiénicos por el empleo de un nuevo dispositivo.
Si con el mismo dispositivo debe emplearse otro concentrado,
entonces el dispositivo puede limpiarse también de manera sencilla
debido a su estructura sencilla, aspecto que se tratará
detalladamente más adelante.
Para ajustar el caudal puede ajustarse con el
dispositivo o bien el caudal del primer fluido y/o del segundo
fluido. Dado que en mezclas de bebidas el primer fluido se forma la
mayoría de las veces de agua, y el porcentaje principal de la
mezcla consiste en agua, la proporción de mezcla puede variar en un
intervalo muy grande. En este caso, de manera preferida, el caudal
del primer fluido puede ajustarse a través del canal de derivación
o de los canales de derivación, de manera que puede prescindirse de
un dispositivo de ajuste en la zona de la desembocadura del segundo
canal de paso al primer canal de paso. Por tanto, la desembocadura
podría estar configurada con una estructura sencilla, mientras que
la proporción de mezcla prácticamente se regula indirectamente
mediante los canales de derivación. Si el segundo canal desemboca
fundamentalmente perpendicular al primer canal de paso, en la zona
de la desembocadura están previstas proporciones de flujo definidas
y calculables que son similares a las de los tubos Venturi. También
en el segundo canal de paso está previsto un dispositivo de ajuste
que posibilita un ajuste preciso de la adición del concentrado
especialmente cuando se emplean concentrados con bajo o ningún
porcentaje de cuerpos sólidos, tal como, por ejemplo, té o
concentrado de limón y similares.
En la configuración del objeto de la invención
está previsto que el primer canal de paso presente una zona de
entrada, una sección central y una zona de salida, presentando la
sección central una sección transversal de paso más pequeña que la
zona de entrada y la zona de salida. De esta manera se consigue que
en la sección central se presente una velocidad de flujo aumentada.
La sección central está configurada en este caso muy corta en
comparación con la zona de entrada y la zona de salida, presentando,
por ejemplo, una extensión de solamente 1, 5 a 2 mm, mientras que la
zona de entrada puede ser de aproximadamente 25 mm y la zona de
salida de aproximadamente 40 a 50 mm. Además, en la zona de entrada
está configurada una cámara de descompresión en la que predomina
fundamentalmente la misma presión. Por esto pueden compensarse
oscilaciones en la presión o en el caudal del primer fluido. En la
zona de su extremo libre el primer canal de paso presenta de manera
ventajo, con lo que la aceleración inicial del flujo se retarda y,
con ello, se reduce una formación de remolinos.
El segundo canal de paso mediante el cual se
alimenta el concentrado de bebida desemboca aguas abajo de la
sección transversal de paso pequeña y, de manera ventajosa,
fundamentalmente perpendicular en el primer canal de paso. La
desembocadura se dispone relativamente cerca en la sección estrecha
central del primer canal de paso, de manera que el concentrado de
zumo de fruta se arrastra conjuntamente a través del flujo de agua
acelerado y, por tanto, no se necesita ninguna alimentación del
concentrado bajo presión.
Para poder dosificar la proporción de mezcla, el
o los canales de derivación discurren desde la zona de entrada del
primer canal de paso hacia la zona de salida y presentan una sección
transversal fundamentalmente constante. Se extienden en paralelo
con respecto a la sección central del primer canal de paso,
desembocando con su extremo dispuesto aguas arriba en el cámara de
descompresión y, con su extremo dispuesto aguas abajo, con una
separación con respecto a la desembocadura del segundo canal de
paso, en la zona de salida del primer canal de paso. A este
respecto, la desembocadura de cada uno de los canales de derivación
se dispone en ángulo agudo con respecto al eje del primer canal de
paso y se forma por una piquera que presenta una sección transversal
que se estrecha a modo de tobera. Asimismo, la desembocadura del
segundo canal de paso puede estar configurada también en el primer
canal de paso. Para ajustar el caudal del fluido a través de los
canales de derivación o del segundo canal de paso están previstos
dispositivos de dosificación que pueden introducirse en las
aberturas de desembocadura. Estos dispositivos de dosificación
pueden estar formados de manera ventajosa por clavijas que están
configuradas con una punta encajada a modo de asiento en la abertura
de desembocadura y están conducidos de forma regulable en orificios
transversales mediante una rosca fina. Mediante los dispositivos de
dosificación con los que puede regularse la sección transversal de
la abertura del canal de derivación, o de los canales de derivación,
así como puede regularse la sección transversal de abertura del
segundo canal de paso, puede ajustarse como se desee la proporción
de mezcla de manera sencilla. Incluso cuando la sección transversal
de paso del segundo canal de paso ha de abrirse fundamentalmente por
completo para permitir un paso de una cantidad de pulpa de fruta
mayor, es posible una dosificación sin problemas a través de los
canales de derivación que pueden ajustarse, controlándose de manera
exacta el caudal a través del canal de derivación corres-
pondiente.
pondiente.
Para fabricar el dispositivo de mezcla de manera
especialmente económica, la carcasa del dispositivo de mezcla se
fabrica preferiblemente de plástico y está configurada como un
cuerpo de fundición inyectada de una pieza. La carcasa puede
presentar un dispositivo de fijación y en la zona de los extremos
libres del canal puede presentar racores de unión para conectar
tubos flexibles de conexión, recipientes de concentrado y admisiones
de fluido y/o similares. Las conexiones pueden estar configuradas en
este caso de manera conocida como conexiones de acoplamiento rápido
que se encastran en ranuras correspondientes de la carcasa y cuya
unión puede obturarse, por ejemplo, mediante una junta de anillo en
O. También puede concebirse que en las conexiones de tubo flexible
estén previstos dispositivos de cierre que cierran la alimentación
al extremo de conexión del tubo flexible antes de que se produzca
una conexión de flujo correspondiente al dispositivo según la
invención. Los dispositivos de cierre adicionales pueden estar
configurados incluso en el lado de alimentación del dispositivo para
evitar corrientes de retorno desde un canal a otro canal.
A partir de la siguiente descripción de un
ejemplo de realización preferido del dispositivo según la invención,
mediante los dibujos, se obtienen detalles y ventajas adicionales de
la invención. En éstos muestran
la figura 1, una vista lateral del dispositivo
según la invención;
la figura 2, una vista seccionada en horizontal a
lo largo de la línea A-A de la figura 1;
la figura 3, una vista seccionada en la dirección
de la línea B-B de la figura 1;
la figura 4, una vista en la dirección de la
flecha C en la figura 1; y
la figura 5, una vista en perspectiva
simplificada del dispositivo según la invención.
El dispositivo 1 según la invención para mezclar
al menos dos medios fluidos presenta una carcasa 2 que en el ejemplo
de realización mostrado está hecha de plástico como carcasa de
fundición inyectada de una sola pieza.
La carcasa posee un primer canal 3 de paso con
una entrada 4 y una salida 5, así como un segundo canal 6 de paso
con una entrada 7 y una salida 8.
Tal como puede deducirse especialmente a partir
de la figura 2, el canal 3 de paso presenta una zona 9 de entrada
con sección transversal ampliada, una sección 10 central con sección
transversal considerablemente reducida y una zona 11 de salida. La
sección 10 central está configurada relativamente corta en
comparación con la zona 9 de entrada y la zona 11 de salida, y se
ocupa de que el agua alimentada bajo presión en la dirección de la
flecha 13 se acelere considerablemente en la sección 10 central para
arrastrar conjuntamente el concentrado alimentado desde la salida 8
del segundo canal 6 de paso en la dirección de la flecha 12. En este
caso, en la zona de la salida 8 se origina un remolino considerable
y, como consecuencia de ello, una buena mezcla de agua y con-
centrado.
centrado.
Además, en la figura 2 ha de observarse que en la
zona 9 de entrada está prevista una cámara 14 de descompresión en la
que predomina fundamentalmente una misma presión, de manera que
pueden compensarse las oscilaciones de presión en la presión o en el
caudal del agua 13.
Tal como se desprende también de la figura 2, el
canal 3 de paso en su extremo libre en la zona de la salida presenta
una ampliación cónica que contribuye a desacelerar el flujo de la
mezcla.
Paralelamente al canal 3 de paso discurre un
canal 15 de derivación que presenta una sección transversal
constante pero menor que el canal 3 de paso. El canal de derivación
desemboca con su extremo dispuesto aguas arriba en la zona 9 de
entrada y, con su extremo dispuesto aguas abajo, en una piquera 16
que a su vez desemboca en un ángulo agudo en la zona 11 de salida
del canal 3 de paso. Esto tiene la ventaja de que para el flujo de
agua a través de la derivación 15 se determina previamente una
dirección que está orientada en la dirección de flujo del flujo de
agua a través del canal 3 de paso de tal manera que se evitan casi
los remolinos. Con ello puede impedirse de manera ventajosa una
corriente de retorno de pequeños trozos de pulpa de fruta hacia la
sección 10 central, de manera que no puedan aparecer
obstrucciones.
Aunque en el dibujo solamente se muestre un canal
15 de derivación, puede concebirse sin embargo que estén previstos
varios canales de derivación. A partir de la figura 2 puede de
observarse además que las desembocaduras de los canales de
derivación y del segundo canal 6 de paso estén configuradas en el
primer canal 3 de paso en forma de tobera o en forma de cono
truncado, de manera que pueden formar asientos para clavijas 17, 18
que pueden atornillarse mediante roscas finas en orificios 19, 20 de
carcasa de tal manera que puedan cerrarse las desembocaduras. De
esta manera las clavijas 17, 18 forman dispositivos de dosificación
mediante los cuales el caudal de entrada de agua pueda regularse a
través de la derivación 15 o de concentrado a través del canal 6. De
este modo puede conseguirse una dosificación muy precisa de la
proporción de mezcla.
Para el funcionamiento del dispositivo de mezcla
según la invención, el segundo canal 6 de paso se une a una bolsa de
concentrado en la zona de su entrada 7, de manera preferida a modo
de un cartucho de inserción, o mediante una unión por encastre, de
manera que no tiene que realizarse ninguna obturación especial de la
unión. La entrada 4 se une de la misma manera con un conducto de
alimentación de agua y, mediante los racores 21 de unión, se
invierte un tubo o un tubo flexible para transportar el fluido
mezclado al lugar deseado. La obturación del tubo o tubo flexible
tiene lugar en este caso de manera sencilla mediante un ajuste fino
que puede asegurarse adicionalmente con abrazaderas de tubo
flexible o similares, que presionan el tubo flexible en las ranuras
22.
Cuando el usuario desea extraer una determinada
cantidad del fluido mezclado, éste acciona un dispositivo de palanca
o de presión correspondiente, lo que hace posible la alimentación de
agua y concentrado al dispositivo de mezcla. A este respecto, pueden
estar previstas de manera sencilla válvulas electromagnéticas para
abrir y cerrar la alimentación. Tan pronto como fluya agua 13 a
través de la entrada 4 en la zona 9 de entrada, debe pasar a través
del orificio estrecho de la sección 10 central, y al mismo tiempo se
acelera considerablemente. Según el ajuste de la clavija 17, el agua
entra en el canal 3 de paso a través de la sección 10 central y el
canal 15 de derivación. El agua que fluye a través de la sección 10
central llega tras un corto recorrido a la salida 8 del segundo
canal 6 de paso, a través del cual se alimenta el concentrado.
Gracias a la sección transversal pequeña de la sección 10 central y
a la alta velocidad de flujo del agua, el concentrado se arrastra
conjuntamente desde el segundo canal 6 de paso y se conduce a la
salida 5. El agua procedente del canal 15 de derivación o de los
canales de derivación llega también a la zona 11 de salida del
primer canal 3 de paso, en la que se mezcla con la mezcla de agua y
concentrado de zumo. El usuario extrae la mezcla obtenida de esta
manera. También es posible, al finalizar el proceso de extracción,
enjuagar posteriormente la sección 10 central durante un tiempo
determinado para eliminar restos de concentrado del dispositivo de
mezcla. El dispositivo de mezcla puede entonces emplearse para otro
concentrado, pudiendo conseguirse de la misma manera una mezcla
dosificada de manera precisa.
Para ajustar la proporción de mezcla se giran las
clavijas 17, 18 contenidas en los orificios 19 y 20 transversales,
de manera que se introducen o se extraen en cada caso en el canal de
derivación o en el canal 6 de paso para el concentrado. De esta
manera, puede ajustarse la proporción de mezcla con medios mecánicos
sencillos en un intervalo grande. Así, pueden producirse, por
ejemplo, proporciones de mezcla de 1:1 a 1:100, por ejemplo, para té
helado de 1:20, para zumo de naranja de 1:5, empleándose una
presión de agua de 1,5 a 2 bar. En este caso se produce, con
referencia a las relaciones de diámetro mostradas del ejemplo de
realización, una mezcla de 2,5 1/min. En el caso de cantidades
deseadas mayores, los diámetros pueden ampliarse de manera
correspondiente. La mezcla es estable independientemente de las
diferentes presiones del agua dado que la aspiración es proporcional
a la presión del agua.
- 1
- Dispositivo de mezcla
- 2
- Carcasa
- 3
- Primer canal de paso
- 4
- Entrada
- 5
- Salida
- 6
- Segundo canal de paso
- 7
- Entrada
- 8
- Salida
- 9
- Zona de entrada
- 10
- Sección central
- 11
- Zona de salida
- 12
- Concentrado
- 13
- Agua
- 14
- Cámara de descompresión
- 15
- Canal de derivación
- 16
- Piquera
- 17
- Clavija
- 18
- Clavija
- 19
- Orificio de la carcasa
- 20
- Orificio de la carcasa
- 21
- Racor de unión
- 22
- Ranura
- 23
- Dispositivo de fijación
Claims (16)
1. Dispositivo (1) para mezclar al menos dos
medios fluidos, especialmente para mezclar agua y concentrado de
bebida o similares, que comprende un primer canal (3) de paso que
atraviesa una carcasa (2) desde una entrada (4) a una salida (5),
que presenta una zona (9) de entrada, una sección (10) central y una
zona (11) de salida, presentando la sección (10) central una sección
transversal de paso más pequeña que la zona (9) de entrada y la zona
(11) de salida, y al menos un segundo canal (6) de paso que
desemboca en el primer canal (3) de paso, fluyendo en el primer
canal (3) de paso un primer medio, especialmente fluido, y en el
segundo (6) canal de paso un segundo medio, especialmente fluido,
al menos un canal (15) de derivación hacia el primer canal (3) de
paso, que discurre desde la zona (9) de entrada del primer canal (3)
de paso hacia la zona (11) de salida y desemboca con una abertura
(16) de desembocadura en la zona (11) de salida del primer canal (3)
de paso, y un dispositivo (17) de dosificación para ajustar el
caudal del primer fluido a través del al menos un canal de
derivación, desembocando el segundo canal (6) de paso aguas abajo
desde la sección transversal de paso más pequeña de la sección (10)
central y aguas arriba con respecto a la desembocadura del canal
(15) de derivación con una abertura (8) de desembocadura en el
primer canal (3) de paso, caracterizado por un dispositivo
(18) de dosificación adicional para ajustar selectivamente el caudal
del segundo fluido en el segundo canal (6) de paso, estando formada
la desembocadura (16) del al menos un canal (15) de derivación en la
zona (11) de salida del primer canal (3) de paso por una piquera
(19) que discurre en ángulo agudo con respecto a la dirección de
paso a lo largo del eje del primer canal de paso.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la sección (10) central está configurada
corta en comparación con la zona (9) de entrada y la zona (11) de
salida.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque en la zona (9) de entrada
está configurada una cámara (14) de descompresión.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la zona (11) de salida
presenta al menos en la zona de su extremo libre una sección
transversal que se ensancha de manera creciente.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el segundo canal (6) de paso
desemboca fundamentalmente en perpendicular en el primer canal (3)
de paso.
6. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el al menos un canal (15) de derivación
que discurre desde la zona (9) de entrada del primer canal (3) de
paso hacia la zona (11) de salida presenta una sección transversal
fundamentalmente cons-
tante.
tante.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque el al menos un canal (15) de derivación
se extiende paralelo con respecto a la sección (10) central del
primer canal (3) de paso.
8. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque el al menos un canal (15) de derivación
con su extremo dispuesto aguas arriba desemboca en la cámara (14) de
descompresión, y con su extremo dispuesto aguas abajo, con una
separación respecto a la desembocadura (8) del segundo canal (6) de
paso, desemboca en la zona (11) de salida del primer canal (3) de
paso.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la abertura (16) de
desembocadura del al menos un canal (15) de derivación presenta una
sección transversal que se estrecha a modo de tobera en la zona (11)
de salida del primer canal (3) de paso.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque los dispositivos (17, 18) de
dosificación pueden introducirse en las aberturas (16, 8) de
desembocadura del al menos un canal (15) de derivación y del segundo
canal (16) de paso en la zona (11) de salida del primer canal (3)
de
paso.
paso.
11. Dispositivo según la reivindicación 1 y 11,
caracterizado porque los dispositivos de dosificación están
formados por clavijas (17, 18) que se conducen en piqueras (19, 20)
mediante y pueden ajustarse mediante una rosca fina.
12. Dispositivo según las reivindicaciones 1 y
11, caracterizado porque el segundo canal (6) de paso
desemboca a través de la piquera (20) del dispositivo (18) de
dosificación fundamentalmente en perpendicular en el primer canal
(3) de paso.
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la carcasa (2) está hecha de
plástico.
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la carcasa (2) está
configurada como cuerpo de fundición inyectada de una pieza.
15. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la carcasa (2) presenta un
dispositivo (23) de fijación.
16. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la carcasa (2) en la zona de
los extremos libres del canal presenta racores (21) de unión para
conectar tubos flexibles de unión, recipientes de concentrado,
admisiones de fluidos y/o similares.
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